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摘要:针对已建盾构隧道注浆纠偏加固的问题,设计并进行常重力模型试验,根据纠偏试验的参数建立三维有限元模型.基于有限元模型研究不同注浆压力和注浆位置下隧道变形的发展规律.试验和数值分析结果表明,在隧道的侧下方注浆,会使已建隧道产生水平向位移和竖向抬升,隧道横断面整体受压,局部受拉,水平直径减小,竖向直径增大.随着注浆压力的增大,隧道轴线的水平位移均增大,隧道断面变形程度增加.随着注浆深度的减小,隧道轴线处的水平位移逐渐减小,断面变形程度减小....
摘要:软土地区土体工程性质较差,土体所能提供的桩侧阻力较小,限制了 PHC 管桩承载性能的发挥.预应力高强混凝土竹节桩(PHDC桩)桩身每隔一定距离存在一个突出的竹节节点,竹节节点能够增加桩基的桩侧承载性能,从而提高桩基的极限承载力.为了研究 PHDC 桩在软土地基中的承载性能,进行了一系列 PHDC桩和 PHC 管桩的现场静载试验,通过对试验结果的分析,得出以下结论:PHDC 桩施工过程对桩周土体的扰动程度较大;当休止期为15 d时,PHDC桩周围的土体强度未恢复,PHDC桩的极限承载力远低于设计值;当休止期增加到40 d时, 350(400)mm PHDC桩的极限承载力与400 mm直径的PHC管桩的极限承载力相同,说明当PHDC桩的桩周土体强度恢复时,PHDC桩的承载性能优于PHC管桩的承载性能;休止期为40 d时,3号和4号PHDC桩达到极限承载力时的桩顶位移值分别为桩身直径的9.46%和7.37%,大于PHC管桩达到极限承载力时所需要的桩顶沉降值....
摘要:为了研究注浆加固体体积即扩大头尺寸对桩端承载性能的作用效果,本试验通过往PVC管内注浆,改变注浆量和PVC管尺寸来控制扩大头尺寸,然后以此开展室内单桩静载模型试验,最后采用了传统桩端沉降公式计算得出桩端阻力-位移曲线并与实测曲线对比.结果表明:桩端灌注水泥土形成扩大头的桩,相比未注浆的桩,其承载力显著提高,在相同的荷载下,其沉降显著变小;随着扩大头直径的增加,承载力持续增长,但每单位直径增加所提高的承载力先增后减,在工作荷载下对减少位移的效果呈递减趋势;端阻分担比在位移5cm后趋于稳定,其中桩端水泥土扩大头承担较高的端阻比例,且其比例随扩大头直径的增大而增大,由于水泥土受力较大,实际工程中应该注意桩端水泥土的强度;传统桩端沉降公式计算的桩端阻力-位移曲线与实测曲线吻合良好....
摘要:复杂复合地基优化设计缺乏明确可靠的沉降计算公式,很难建立有明确表达式的优化设计数学模型,若直接基于数值模拟来建立模型,则计算工作量巨大.为此,提出一种基于支持向量机沉降代理模型的复合地基优化设计方法.该法基于均匀设计理念,设计多个数值实验加固方案,建立复合地基三维有限元模型,分析路堤荷载作用下复合地基沉降及差异沉降;再采用最小二乘支持向量机(LSSVM)对沉降进行回归分析,建立复合地基沉降、差异沉降的等代模型;以复合地基加固费用为目标函数,以各沉降指标为控制参数,建立复合地基优化设计数学模型;基于遗传算法搜索最优的加固方案,并输出满足设计要求的最经济复合地基方案.将该法用于岸边软土区复合地基优化设计,验证了该法的可行性....
[期刊论文] 蔡露 周建 应宏伟 龚晓南
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:已有研究表明,不同软土沉积环境和应力历史不同,其各向异性规律也不相同.针对目前学术界常常采用统一规律来描述不同软土的各向异性特性的现象,基于空心圆柱扭剪仪(HCA)杭州软黏土试验结果,结合其他学者的常规强度试验结果,分析土体破坏的微观机理,通过分析总结和理论推导得到可以考虑土体特性的各向异性不排水抗剪强度理论公式.结合两种上限方法,并考虑破坏面上强度的折减(τf=Su·cosφ,对软土基坑抗隆起稳定进行分析,探讨了两种上限方法的适用性,针对多个算例,分析了深宽比H/B、围护结构插入深度D、墙土界面摩擦特性等几何因素及土体有效内摩擦角φ'、各向异性强度比k及强度沿深度非均质变化的斜率λ等强度参数的影响,最后结合工程实例,验证了公式的适用性....
摘要:静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基础.大量试验研究表明,桩受到上拔荷载与压荷载时,桩侧极限摩阻力存在差异,并将抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力比值定义为抗拔侧摩阻力折减系数.为了研究静钻根植竹节桩在软土地基中抗拔与抗压条件下侧摩阻力大小的差异系数,通过一组现场试验得到了抗压桩与抗拔桩的荷载位移曲线,然后根据实测参数用有限元软件Abaqus对试桩进行模拟,并将现场试验与数值模拟的荷载位移曲线对比以验证模型的可靠性.研究结果表明:抗拔桩与抗压桩桩身轴力具有相似传递特性,静钻根植竹节桩在软土地基中的总侧摩阻力折减系数λ=0.5;桩端水泥土扩大头直径的增加对提高抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力作用不明显;静钻根植竹节桩的总侧摩阻力折减系数基本不随桩端扩大头直径的改变而改变....
[期刊论文] 刘吉福 郑刚 龚晓南
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:部分刚性桩复合地基路基实际沉降超过计算沉降的重要原因之一是现有沉降计算方法存在严重缺陷.在分析桩土沉降关系和桩土作用的基础上,提出了路堤下刚性桩复合地基沉降计算新方法——附加应力法.首先根据桩土作用计算桩土附加应力,然后采用分层总和法计算复合地基沉降.经工程实例验证后,利用附加应力法研究了桩长、桩间距、扩底、桩帽等因素对路基沉降的影响,并与现行方法计算的沉降进行对比.分析表明:附加应力法可以考虑单桩竖向承载力、桩帽转移荷载能力、桩土相互作用等因素的影响,计算沉降与实测沉降接近;利用桩帽将路堤大部分荷载转移到桩顶可以有效减小路基沉降;扩底比桩长加大更经济合理;按"强桩、大间距、大桩帽"原则设计的复合地基比密桩复合地基更经济合理....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:静钻根植竹节桩是利用静钻根植工法将预制竹节管桩插入到水泥土中而形成的管桩-水泥土组合桩基.采用有限元软件ABAQUS建立现场抗压试桩与抗拔试桩的分析模型,计算得到的荷载-位移曲线与现场静载试验结果吻合,验证了模型的可靠性,采用数值计算方法,分析了竹节桩的抗压与抗拔承载特性.研究结果表明:软土地区,静钻根植竹节桩的抗压承载性能优于抗拔承载性能;桩身竹节可以使竹节桩与水泥土紧密结合,竹节不直接与土接触分担上部荷载;桩身非扩径段水泥土在荷载作用下只起到传递剪应力的作用,不分担上部荷载;桩顶位移60 mm时,管桩承担抗压桩总端阻的25.8%,承担抗拔桩总端阻的16.6%,均小于水泥土扩大头分担的端阻;竹节桩长度比RN从0增大到0.375时,抗压桩极限承载力从3 045 kN增大到6 173 kN,抗拔桩极限承载力从1 910 kN增大到2 441 kN;竹节桩长度比从0增大到0.375时,抗压桩与抗拔桩桩端水泥土扩径段承担的荷载也明显增大;当竹节桩长度比从0.375增大到0.625时,静钻根植竹节桩的极限承载力、总侧摩阻力、管桩分担端阻和水泥土分担端阻改善效果不明显....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:软土地区土体工程性质较差,土体所能提供桩侧摩阻力和桩端阻力较小,预制桩桩身材料强度无法充分发挥.在预制桩压入土体过程中灌入砂石能够改善桩周土体性质,提高桩-土接触面摩擦性能,从而提高桩基的抗压极限承载力.为了研究填砂竹节桩的抗压承载性能,进行了一组现场静载试验和ABAQUS三维建模计算,通过对试验和计算结果的分析可以得出以下结论:软土地基中填砂竹节桩的抗压承载性能相比常规等截面管桩有了显著提高;填砂竹节桩桩身轴力在竹节节点处减少幅度较大,竹节节点能够提高桩侧承载性能;软土地基中填砂竹节桩桩侧承载性能相比常规等截面管桩有了显著提高,且侧阻增大系数为1.15~1.40....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:盾构隧道施工过程中支护压力不足会引起开挖面失稳.针对浅埋盾构隧道,采用大比尺物理模型试验对盾构开挖面稳定进行研究.试验通过控制支护板移动速度来模拟开挖面失稳变形过程,并对支护压力和地表变形进行监测,发现了支护力和地表变形发展的3个阶段.与此同时,采用数码摄像技术对失稳土体实时观测,并利用颗粒图像技术对图像进行处理得到失稳土体的位移增量场.对比发现,位移增量场的变化规律与支护力和地表变形的3个阶段相对应....
摘要:为研究电渗迁移过程,进一步揭示电渗机理,基于杭州软土和自制电渗模型箱,分别采用铁和石墨电极开展室内电渗试验,监测重力排水、电渗排水以及电渗前后土壤中多种金属元素含量的变化;监测电流和排水量数据并据此计算电渗运移量.研究结果表明:在电渗排水过程中,钠离子和钾离子质量浓度比重力排水过程中的大得多,镁离子和钙离子质量浓度则比重力排水过程中的小得多,说明电渗法依赖双电层中低阶、小原子量反离子对水分的转移作用,土壤本身物理力学性质对电渗过程的影响主要通过双电层体现.电渗运移量对土壤含水率的敏感性与土壤类型密切相关,而对同一类土壤,其敏感性也可能会随着含水率范围的不同而呈现较大差异.在1.58 V/cm的电势梯度下,杭州软土电渗处理后的最终含水率为35%左右,说明对于含水率小于35%的杭州软土,电渗法效果不明显,不推荐采用电渗法进行处理....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:依托实际工程,基于Geostudio岩土分析软件,建立了框架预应力锚杆加固多级高边坡的动力分析模型.通过设置边界条件,输入水平地震作用,分析了边坡在地震作用下的位移响应、速度响应、加速度响应和锚杆轴力响应.结果表明:水平地震作用下,边坡内的位移、速度、加速度和锚杆的轴力等均随地震持时呈波动性变化.水平位移随时间变化显著且具有累积效应,边坡水平位移远大于竖直位移.坡体临空面水平加速度幅值明显增大,临空面对地震加速度具有放大效应.边坡总应力从坡底沿坡高递减,在坡底总应力最大.预应力锚杆的自由段与锚固段轴力均随地震持时波动性变化,自由段轴力较大,锚固段轴力沿远离自由段方向递减.分析结果可为框架预应力锚杆加固多级高边坡的地震响应提供一定的依据....
摘要:软土细观孔隙结构变化是其宏观变形的根本原因.为了探索电渗中软土细观孔隙结构变化以及与宏观变形之间的关联机制,采用杭州软土开展电渗试验,监测了电渗中土体孔隙结构分布特征和含水量,从定性和定量两个方面对试验结果进行分析.研究发现,电渗过程中,粘土颗粒重新排列形成面 面接触的片堆结构,土体孔隙比降低,孔隙空间形态变光滑,结构复杂性减弱.通过含水量计算所得孔隙比较实测孔隙比小,说明电渗排水量大于土体收缩量,这是因为,电渗本质为离子带动水分子的迁移,不能直接引起土骨架压缩.实际工程中,电渗法应与堆载、真空预压等联合使用....
摘要:依托兰州市地铁某车站基坑工程,对基坑施工过程中的桩顶水平和竖向位移、地表沉降、钢支撑轴力及地下水位进行了监测,并对监测数据进行了系统分析.监测结果分析表明,桩顶水平位移随着基坑的开挖由小变大逐渐趋于平稳,桩顶竖向位移随着开挖深度的增加而逐渐增加,在开挖的过程中钢支撑的轴力趋于稳定.最后借助有限元软对基坑开挖进行了数值模拟,并将模拟结果与监测结果进行了对比分析,结果表明,数值模拟和监测结果变化规律基本一致,证明了钻孔灌注桩联合钢管内支撑结构安全可行,保证和维护了基坑的稳定,为类似基坑的施工提供了有效可靠的参考资料....
摘要:针对路堤下刚性桩复合地基稳定性分析方法仍不够完善的现状,采用数值分析方法对路堤下不同位置桩体的损伤发展过程和破坏模式进行了模拟分析,指出刚性桩对路堤稳定性的贡献因其所处位置不同而具有明显差异,其破坏模式可分为受压破坏、受弯破坏和受拉破坏三类,并根据破坏模式的差异对路堤下的桩体进行了分区和分类.基于极限平衡法基本原理,提出了考虑桩体破坏模式差异的路堤下刚性桩复合地基稳定分析方法,并通过算例与常用的其他四种稳定分析方法进行了对比分析.结果表明:所提出的稳定分析方法与数值分析方法的计算结果最为接近,是合理可行的....
摘要:基于柔性荷载下刚性桩复合地基绕流滑动时的桩土作用分析,改进了用于稳定分析的修正密度法.滑动面圆心外侧填料密度不作修正,拉中性面以上的正摩擦力增大桩间土密度,拉中性面以下的负摩擦力减小桩间土的密度,并考虑了桩身抗拉强度对拉中性面位置和桩间土修正密度的影响,将端阻力的反力换算到桩端土密度中.分析表明,滑动面圆心外侧填料和桩间土密度修正方法的变化对稳定安全系数影响较小,存在软土下卧层时,桩端土密度修正对稳定安全系数影响较大.工程实例证明改进后的修正密度法分析结果与工程实际符合较好....
摘要:针对狭长型基坑的特点,提出基坑坑底抗隆起稳定分析方法.对比常用的4种坑底抗隆起稳定分析方法及其异同点,结合2个实际工程进行相关算例的分析,指出在软弱土地基中规范要求的抗隆起稳定安全系数偏高;针对现有方法在狭长型基坑稳定分析中的局限性,提出考虑基坑宽度影响的坑底抗隆起稳定计算方法,分别探讨淤泥质土和粉土地基中基坑宽度、支护结构插入深度、开挖深度、土体抗剪强度指标和被动区加固等因素对狭长型基坑稳定性的影响.分析结果表明:采用该方法可以避免狭长型基坑中圆弧滑动面穿过对侧支护结构的问题,合理地考虑基坑宽度等因素对基坑稳定性的影响....
[期刊论文] 朱成伟 应宏伟 龚晓南
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:总结现有关于水下隧道渗流场解析研究的优点和不足,基于稳态渗流控制方程,结合保角变换方法,严格推导了水下隧道渗流场的解析解.该解能求解任意埋深考虑注浆圈作用的水下衬砌隧道渗流量以及水压力分布,并能退化到无衬砌水下隧道以及水下不透水管道两种极端情况,应用Comsol软件建立数值模型验证了新解答的正确性.利用本文解研究了隧道埋深、衬砌渗透系数、衬砌厚度等因素对隧道渗流量、衬砌外水压以及总水头分布的影响.研究发现当隧道埋深较小时,最大水压力出现在隧道顶部,而埋深较大时,则出现在隧道底部;衬砌外圈平均水压力及分布不均匀程度随着埋深的逐渐增大先减小后增加;其他参数不变时,存在某个埋深或者衬砌厚度使衬砌外水压力接近均布....
[期刊论文] 张磊 龚晓南
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:为研究桩头转动约束及桩身初始微倾斜对纵横向组合荷载作用下桩身侧向响应的影响,基于三参数形式的地基水平抗力系数,通过矩阵运算提出了桩身变形和内力的半解析解,并与模型试验结果及已有解计算结果进行对比以验证其可靠性.计算结果表明:桩头转动刚度增加时,桩顶位移和地表以下桩身最大弯矩减小,桩顶弯矩和地表以下桩身最大弯矩距离桩顶的距离增大.桩身初始倾角增加时,桩身最大位移和最大弯矩均线性增大,且随纵向荷载的增加其变化速率逐渐增大;纵向荷载增加时,桩身最大位移和最大弯矩均增大,且随纵向荷载和桩身初始倾角的增加其变化速率逐渐增大,而地表以下桩身最大弯矩距离地表的距离呈线性减小....
摘要:为了模拟桩体局部损伤或破坏后的应力迁移,采用混凝土损伤模型实体单元,利用 ABAQUS 软件建立柔性基础下刚性桩复合地基三维分析模型,研究路堤填筑及后期加载过程中刚性桩复合地基中桩体的受力状态及破坏特征.研究结果表明:损伤模型能较好的模拟混凝土桩体受损后桩身刚度降低、内力重分布的过程;而线弹性桩体模型所得桩身弯矩偏大,桩身位移偏小;桩体所能承受的极限弯矩与其在复合地基中的位置有关,且与纯弯状态下的桩体极限弯矩有较大差异;路肩以外桩体破坏模式主要表现为拉弯和压弯破坏;路堤中心下方的桩体以承受竖向压力为主,桩体先破坏的可能性不大,其破坏往往是由于路堤边坡失稳后诱发产生的;复合地基中刚性桩发生受剪破坏的可能性不大....
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