地基处理技术现状与发展

近年来我国的基础设施建设规模不断扩大,坚实的地基是确保工程建设安全与韧性的关键。因此,地基处理技术与工程品质之间的关联性愈发受到关注,这促进了地基处理技术的持续进步与发展,进而不断涌现出新的理论、技术和设备。文章简要阐述了地基处理的分类方法与发展特点,回顾了各类地基处理技术的研究现状,具体介绍了近年来复合地基技术、排水固结法、土工合成材料、高聚物注浆、固化剂、特殊土地基、大面积高填方地基和抗震地基处理技术等方面的新进展,归纳总结了地基处理智能设备、设计理论、评价方法和规范编制的发展情况。在现阶段信息化浪潮不断来袭、可持续发展作为永恒主题的新形势下,提出了地基处理技术应不懈追求“韧性、绿色、智能、人文”的品质提升的核心议题,探讨了地基处理行业各个方面的发展方向与未来展望,以期为地基处理领域的研究与技术人员提供参考和借鉴。

地震放大作用下裂缝边坡稳定性极限分析及影响规律研究

大量试验数据和震后调查表明,地震加速度沿坡高具有显著放大效应并导致产生坡顶裂缝。为探究放大效应对边坡稳定性和坡顶裂缝的影响,基于极限分析上限法和拟静力法,建立考虑放大效应的裂缝边坡稳定性分析方法,得到地震放大作用对边坡稳定性和裂缝开展情况的影响规律。计算结果表明:裂缝边坡安全系数随地震放大系数增加而降低,陡坡和缓坡在考虑地震放大效应后安全系数均下降约10%,坡顶裂缝随地震放大系数增大逐渐远离坡肩,但裂缝深度会减小,其中当坡底地震加速度较大时放大效应对裂缝位置和深度影响显著。根据地震裂缝边坡安全系数的上限解c/γHtanφ与边坡参数F/tanφ值呈现幂函数的特征,通过拟合获得了安全系数计算表达式,可在实际工程中快速评估地震放大效应对裂缝边坡安全系数的影响。

考虑土-结相互作用的风力发电塔模型结构振动台试验研究

土-结相互作用(SSI)对结构动力响应会产生显著影响。鉴于此,文章开展考虑SSI的缩尺“风力发电塔-基础-土体”系统整体振动台试验研究,分析风力发电塔模型结构的动力特性,在记录地震动作用下的加速度响应和位移响应,以及SSI对模型结构动力特性的影响。研究表明:SSI对结构的动力特性,特别是结构的自振频率,有显著影响;风力发电塔结构塔筒中部加速度响应最大,而塔筒底部位移角响应最大;模型结构相对于地面的最大位移角在3%~4%,高于一般钢结构设计限值,在风力发电塔结构设计中应予以重视。此外,提出了一类基于Butterworth数字滤波器的两步滤波方法,并对滤波器参数取值进行了研究,结果表明该方法有效解决了加速度积分漂移问题。

块石破碎性质对土石混合体剪切带厚度的影响研究

土石混合体作为一种典型的浅表层堆积体,常引发不同规模的滑坡灾害。本文通过对比土石混合体在室内大型直剪和离散元(PFC2D)数值模拟直剪条件下剪切带厚度随含石量和上覆压力的变化特征,以期进一步揭示影响土石混合体剪切带厚度的主要控制因素。试验结果显示,室内试验中土石混合体的剪切带厚度主要受含石量的影响,其次为上覆压力,受块石尺寸的影响不明显。剪切带厚度随含石量从0增加到50%时表现为增大的趋势,随含石量的继续增大而表现为减小的趋势。但上覆应力小于200 kPa时,剪切带厚度随上覆应力的增大表现为增大的趋势,但上覆应力超过200 kPa时,其值表现为减小的趋势。然而,在数值模拟计算中,考虑块石不可破碎的情况下剪切带裂纹区域的宽度随含石量和上覆压力的增大表现为持续增大的趋势特征。分析认为,土石混合体剪切中大块石之间咬合后的齿轮带动效应是促使剪切带厚度增大的重要原因,而骨架结构含石量以及高垂直应力下块石咬合部位因高度的应力集中,随后导致的咬合棱角破碎,块石变形被限制在一定的区域内,却抑制了剪切带厚度的进一步增大。相反,在块石不可破碎的数值模拟计算中,高含石量试样内块石可持续的咬合滚动,促使周围的块石也发生变形,进而增大了剪切带的厚度。研究结果有利于揭示土石混合体的剪切变形破坏机制。

盾构下穿河道地层沉降分析与支护力优化确定方法——以济南地铁4号线下穿刘公河为例

随着我国地铁的大力建设,施工中难免会面临下穿建筑物、桩基、管线、河流等情况的出现,因此对盾构施工的参数要求越来越高,施工难度逐渐增加。以济南轨道交通4号线邢村站至唐冶南站区间盾构施工为工程背景,利用ABAQUS有限元软件构建三维数值计算模型,对下穿河道高差过程中的不同开挖面支护力设定以及沉降位移变化进行研究。研究结果表明:全覆土理论下计算所得开挖面支护力对地表及河道的沉降控制效果最好;在不同支护力下,地层水平位移最大值均出现在隧道开挖面附近;隧道中心线上方的地层分层沉降量随着埋深的增加而增大。研究结论在盾构下穿高差地层的工程实际中具有指导意义。

带初始材性缺陷梁加固后力学模型研究

既有混凝土结构难免存在带有初始材性缺陷的RC构件,其加固可行性及力学行为与正常混凝土构件不同,当前缺乏针对性研究成果。为此,采用玄武岩纤维(BFRP)布加固了2根混凝土材性不符合设计要求的RC梁,另有1根未加固梁作为对比梁,共计测试了3根梁。通过试验加载观察缺陷梁在加固前后的受力特征、破坏模式和极限抗弯承载力,分析相应的力学模型,最后根据极限状态下的破坏模式,采用“系杆-拱”模型推导出缺陷梁加固后极限承载力计算公式。结果表明:随着外荷载和破坏程度的增加,加固梁由正截面抗弯模型进化到“梳状拱”受力模型,再变为极限状态下的“系杆-拱”模型;梁底BFRP布加固结合梁端U型锚固措施可以有效提高缺陷梁的抗弯刚度、屈服荷载和极限承载力;提出的承载力计算公式计算值和试验值吻合良好且适中保守。

基于矿物加权硬度确定岩石磨蚀性的试验研究

准确预测岩石磨蚀性是隧道掘进机刀具设计和高效掘进的重要基础,岩石的矿物成分及含量是影响岩石磨蚀性的关键因素,采用岩石矿物加权硬度测试可为岩石磨蚀性评价提供一种新思路。选定白云岩、大理石、花岗岩等各种岩性岩石,平行开展矿物加权硬度试验和岩石磨蚀性试验,建立岩石磨蚀性指数和矿物加权硬度值的函数关系,并给出了岩石磨蚀性分级表。结果表明,岩石组成中莫氏硬度高的矿物比重越大,磨蚀试验中钢针磨损随之增加,宏观表现为岩石磨蚀性指数较高;基于矿物加权硬度确定岩石磨蚀性,能够避免使用钢针测试和磨损测量等繁杂工序,操作过程简单,结果准确;建立岩石磨蚀性指数和矿物加权硬度值的函数关系和分级表,可为隧道掘进机刀具参数选取提供直接依据,具有重要工程应用价值。

基于FAHP-FCE的地下管道运维阶段环境影响评价体系研究

为提高城市地下雨污水管道运维阶段对环境影响评价的准确性,将FAHP-FCE模型运用于地下管道运维阶段环境影响评价体系中。构建空气污染、噪音污染、水环境污染、周围土体污染、交通影响与社会影响准则层,借助专家打分法进行多层次模糊综合评价,得到地下管道运维阶段环境影响的量化标准。结合实际工程案例,算法符合实际,能有效实现地下管道运维阶段环境影响的研判与分级,为防治环境污染、提高工程管理质量提供理论支撑。

超高耸异型雷达塔结构的施工变形研究

某新一代天气雷达塔是高度117.9 m的超高耸异型建筑,采用钢管混凝土斜弧柱框架-钢筋混凝土圆核心筒结构体系。斜弧形、变截面构件的大量应用使得施工变形较常规建筑更加复杂、难控制,将严重影响结构受力和建筑外观。为尽量避免内外结构的竖向变形差,采用Midas Gen软件模拟雷达塔的施工过程,探讨其特殊结构体系下变形差的变化规律,推导倾斜钢管柱的竖向变形补偿公式,以调整外部钢管斜柱的下料长度。结果表明,经高程补偿后的钢管柱能按预期达到设计标高,有效减轻了施工变形差的不利影响。

PHC管桩在螺纹挤土桩基础的补强应用

在实际工程中,桩基础常因设计荷载变更或施工控制不佳而出现承载力不足的问题,因此研究承载力不足桩基础补强问题具有重要工程意义。本文以南宁泥岩地区某螺纹挤土桩基础工程为例,在现有螺纹挤土桩承载力仅为设计值的29.41%~47.06%的情况下,分析螺纹挤土桩承载力不足的原因,并结合多桩型组合复合地基理论,采用PHC管桩对螺纹挤土桩基础进行补强,形成管桩与螺纹挤土桩两种桩型的组合复合地基。结果表明:1)螺纹挤土桩成桩过程中存在扫螺现象是其单桩承载力不足的主要原因;2)螺纹挤土桩螺纹挤土桩基础经管桩加固补强后,复合地基承载力特征值达到520 kPa,满足建筑的设计承载力要求;3)作为地基处理的竖向增强体,管桩与螺纹挤土桩两种刚性挤土桩型具有良好的适用性。本文结果可为相关工程分析和应用提供参考。

NLR与中青年结肠癌患者预后的相关性研究

目的 探讨分析外周血中性粒细胞/淋巴细胞(NLR)与中青年结肠癌患者预后的相关性及其临床意义.方法 随访调查笔者医院2008年1月~2014年12月收治的120例中青年结肠癌患者,建立临床资料数据库,采用ROC曲线确定NLR值最佳截点,将患者分为高NLR组和低NLR组,进行生存分析,并对预后危险因素进行COX风险模型分析.结果 120例中青年结肠癌患者,根据ROC曲线确定NLR临界值为2.85,高NLR组及低NLR组患者5年生存率分别为43.1%和75.4%,差异有统计学意义(x2=15.479,P=0.000).影响生存因素COX同归模型分析显示:肿瘤分化程度、肿瘤TNM分期和NLR是影响结肠癌患者预后的独立危险因素,相对危险度(relative risk,RR)分别为2.073、1.866及2.129.结论 NLR与中青年结肠癌患者预后密切相关,肿瘤分化程度、肿瘤TNM分期和NLR为影响结肠癌5年生存率的危险因素.

超高性能自密实混凝土的研发与超高泵送技术

介绍了超高性能自密实混凝土(UHP-SCC)的组成与性能特点。自密实性、自收缩开裂及高温爆裂是UHPSCC研发和推广应用的关键技术。超高泵送施工技术的难点是保塑、降黏和自密实性。UHP-SCC具有良好的技术经济效果及发展前景。

阵列雷达鸟类回波信号精细建模与特征分析

全国机场接连出现无人机"黑飞"扰航事件,而飞鸟成为无人机目标探测和识别的主要干扰,对其回波特性进行有效分析具有重要意义。提出了一种考虑鸟类实际电磁散射特性的回波信号精细建模方法。利用多层快速多极子算法计算3种典型扑翼姿态下的鸟类雷达散射截面积(RCS),根据鸟类目标运动特性设置扑翼姿态变化,与阵列天线鸟类回波信号模型相结合,实现任意观测点各通道鸟类回波信号的精细建模。实验结果表明,鸟类目标RCS因观测角度不同会有较大差异,侧方RCS值较前方和后方更大。考虑鸟类目标电磁散射特性的回波信号精细建模能够实现鸟类目标的精细化描述,所提方法为研究鸟类目标回波特性提供了参考。

玄武岩纤维水泥土的冲击劈裂性能试验研究

为了研究玄武岩纤维掺量对水泥土冲击劈裂性能的影响,进行了不同冲击气压条件下水泥土的霍普金森压杆(SHPB)试验。试验结果表明:随着玄武岩纤维掺量的不断增大,水泥土试件劈裂面的破碎程度逐渐变小,吻合程度逐渐变好,但过量的玄武岩纤维具有负面效应,试件冲击劈裂强度和吸收能均出现先提高后降低的趋势,在玄武岩纤维掺量为1.5%时,其冲击劈裂强度和吸收能达到极大值。在玄武岩纤维掺量相同时,水泥土的破碎程度和冲击劈裂强度均随着冲击气压的增大而提高。劈裂强度动态增大系数随着冲击气压的增大不断增大,且增长幅度随着玄武岩纤维掺量的逐渐增大而减小。冲击气压和玄武岩纤维掺量共同影响水泥土的冲击劈裂强度。

基于WRF与CFD嵌套的台风下大型风力机流场作用与气动力分布

针对现有土木工程领域台风理论模型过度简化的问题,首先引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(WRF)对台风"鹦鹉"进行高时空分辨率模拟,然后采用多重网格嵌套技术分析台风模拟路径、气压分布、风速模式和温度范围等风场特性,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。在此基础上为系统对比台风与良态风场的差异性,设置与该台风风速剖面在B类地貌梯度高度处风速相同的良态风风速剖面,然后分别通过用户自定义函数(UDF程序)将2种风速剖面集成并作为后续小尺度CFD数值模拟的入流风场。最后,以中国东南沿海地区深圳某风电场的5 MW水平轴风力机为研究对象,揭示风力机周围速度流线和湍动能分布的作用机理,对比研究台风和良态风作用对结构表面风压分布模式和升阻力系数特性等的影响规律。结果表明:采用WRF模式可有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.118;考虑中尺度台风影响会增大叶片表面压力系数和塔筒阻力系数,其中迎风面最大增幅可达61.1%。主要结论可为此类风力机在台风环境下的荷载预测提供参考,同时加深对中/小尺度风场嵌套作用的理解。

丹汉江流域非点源污染定量化与控制研究进展

丹汉江流域位于汉江中上游,是丹江口水库的主要水源区,其水质的优劣直接关系着国家南水北调中线工程的成败,因此对该流域的非点源污染研究显的尤为重要。通过查阅文献,总结了该流域泥沙和养分在不同空间尺度下的输移特征,归纳了多种负荷估算方法和模型应用进展,从源头、过程和末端3个方面阐述了水土以及养分流失的控制措施和生态补偿研究进展。并指出当前非点源污染源及污染过程和输移特征尚不清晰、应用模型较少且自主建立模型鲜见、污染控制与管理措施零散等问题。未来需要不断加强资料的系统监测,探明该流域非点源污染种类、来源及负荷,提高应用模型种类和精度,建立流域土地、水域最优开发和管理模式,逐步完善定量化研究与控制体系。

太原河漫滩地区深基坑施工扰动效应研究

以太原地铁二号线南内环街站深基坑为背景,针对太原地区独特的漫滩地质条件,采用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖的全过程进行了模拟;同时采用正交试验研究了不同的支护参数(插入比,地下连续墙刚度,内支撑纵向间距)对河漫滩地区深基坑施工扰动的效应。研究结果表明:太原地铁车站深基坑施工过程中地表沉降最大值发生在距离基坑0.7H(H为基坑深度)的位置,开挖的影响范围大致在4H左右;将地下连续墙插入比控制在0.9~1.0,同时将最下面一道支撑尽可能靠近基坑底部对于控制基坑变形具有重要意义。

花岗岩动态压缩力学特性研究

由于岩石材料动态破坏的复杂性,理论分析和实验研究都还很不充分,岩石的动力特性越来越受到重视。本文采用霍普金森压杆对花岗岩圆柱试样进行了动态压缩试验,建立了加载速率与花岗岩冲击破坏时的弹性应变能、结构破坏能及岩石破坏形态之间的关系。试验结果表明:甘肃地区弹模在17~21 GPa的花岗岩在瞬时加载条件下,强度随着加载速率的增加而提高;动态压缩强度平均强度为240 MPa,动态模量为31.5 GPa;应变率的变化范围在81~210 s-1,动态压缩强度随着应变率的增加有明显增大的趋势;当冲击速度增加时,岩石破坏后释放的能量显著增长,应变率越大,岩石破碎块越小。该试验结果能够评价动态荷载作用下花岗岩的强度参数,为类似区域的工程设计与施工提供依据。

基于极限分析上限法双层土坡稳定性分析

已有双层边坡稳定极限分析仅考虑分层位置在坡脚处情况,针对这一局限性,基于极限分析上限定理,开展了分层位置任意条件下双层土坡稳定性极限分析,推导了双层土坡在不同破坏机制下临界高度的计算公式;通过编制MATLAB计算程序,分析了临界高度与分层深度的关系,并得到不同因素下双层土坡临界高度随分层深度改变的变化规律;针对双层土坡在不同的几何参数和力学参数影响下,研究其临界滑动面位置的分布特点。结果表明:对于上硬下软型双层土坡,其临界高度随分层深度的增加而线性增加;对于上软下硬型双层土坡,其临界高度随分层深度的增加而减小。坡底破坏主要出现于内摩擦角较小(?<10°)的较缓(β<45°)边坡,但对于上硬下软型双层土坡,在内摩擦角较大且分层深度在坡脚位置处时,也可发生坡底破坏。

L型挡土墙设计计算的有限元法

在提出的计算L型挡土墙后主动土压力的折减基底摩擦系数有限元法基础上,通过算例进一步探索了采用ABAQUS软件进行这类挡土墙设计计算的有限元法。算例比较表明:有限元法与现行方法计算所得立板上的内力分布一致,但后者的略大,底板上的内力分布和大小差别较大;二者计算所得基底压力的合力基本相等,但有限元法的基底压力分布与现行方法在偏心荷载作用下假设的线性分布有明显的不同,前者墙趾处地基压力远大于后者,以致墙趾附近地基土中可能出现局部塑性区;在墙趾板上填上有限厚度的保护土层时可极大地提高挡墙的抗滑稳定性;在满足地基承载力要求下,挡墙的底板长度主要取决于抗倾覆稳定性;在L型挡土墙底板设置防滑键(凸榫)也可极大的提高其抗滑稳定性,从而可显著减少底板的长度。新的有限元设计计算方法可以提高L型挡土墙设计计算效率和经济可靠性,有助于提高其设计计算水平。