某软土深基坑工程时间效应有限元分析

软土地区的深基坑因土体的固结作用和流变性而具有了时间效应。本文以Biot固结有限元法为基础,用三元件模型中的第一个线性弹簧模拟固结作用,弹性模量考虑了开挖应力路径和应力历史的影响;另外一部分(KELVIN模型)来模拟土体的流变性,以实际变形的反演来得到两个参数的大致取值,再对基坑的变形情况以及进一步开挖进行分析。假定为正常固结饱和粘土,平面应变问题。通过对某饱和软粘土地基深基坑开挖工程实例的分析,得到的挡墙水平位移曲线与实测曲线很吻合,表明程序较好地反映出基坑的时间效应。     

考虑固结的基坑开挖回弹问题有限层求解

在综述前人有关基坑变形研究成果的基础上,指出开挖回弹量直接影响到基坑的稳定性和建筑物的后期沉降,但相关研究很少考虑土体在开挖过程中的固结影响.现引入固结有限层法,通过增加开挖部分的耦合矩阵和开挖部分的渗透矩阵,建立三维横观各向同性土体考虑固结的开挖回弹问题的有限层求解格式,并编制了相应的计算程序,以分析开挖过程中坑底土体的动态固结过程和负孔压的消散规律,研究固结对坑底土体回弹的影响程度.结果表明坑底土体的孔压随时间逐步消散,从负孔压慢慢消散到零,且符合Mandel-Cryer效应,坑底的回弹量随时间不断增加,且中心点回弹量较大,边缘点回弹量相对较小,总体成中心对称的倒锅底形.     

固结系数的空间变异性对一维固结的影响分析

采用空间均值的方差的两种算法分析了自相关距离对固结系数的变异性的影响。结果表明,随着自相关距离的增大,固结系数的变异性增大。分析了不同土层的固结系数的不同,变异性对一维平均固结度的影响是不同的。结果表明分析一维固结,应视土层情况和工程性质考虑是否用随机场来模拟土的固结。     

辽西风积土动应力试验研究

通过对辽西地区风积土动三轴试验, 研究了动荷载作用下辽西风积土的动强度特性和抗液化特性.通过控制不同的动荷幅值、固结比和固结围压等试验条件, 获得了抗震设防烈度为7 度时, 辽西风积土的动应力值和抗液化剪应力比. 利用Excel 软件, 对试验数据进行回归处理, 得到了该土试样的动应力与固结比和固结围压两种因素的经验关系式. 试验和回归分析结果表明, 风积土的动应力与固结比和固结围压成正比. 试验研究了不同固结比条件下辽西地区风积土的液化强度特性, 获得了不同固结比条件下的抗液化剪应力比. 试验结果表明, 风积土的抗液化剪应力随着固结比的增加而增大. 上述试验结果对于辽西地区工程的抗震设计具有重要的指导意义和工程实用价值.     

"m"法在基坑开挖应用中的改进

深基坑开挖工程中，支护结构的强度设计和变形计算是保证顺利开挖进行的关键技术，“m”法以其计算参数选取简单，能模拟分级开挖，计算结果较为合理等优点而被广泛应用于基坑开挖挡墙受力计算分析中，文中通过理论分析开挖卸栽对被动土压力计算的影响，并利用实测资料对m值进行反演分析，指出了“m”法应用中基坑开挖中的不足，提出了考虑卸栽效应的适用于基坑开挖挡墙受力变形分析的改进的”m”法，并通过某一实际工程对改进的“m”法进行了初步验证。     

天津海积软土结合水固结分析

当前近代海积软土工程沉降分析仍以传统的太沙基单向渗透固结理论为基础。而海积软土有其特殊工程地质性质 ,如 :高孔隙比、高含水量、高压缩性、低渗透性 ,计算结果很难与实际情况相符合。本文从微观角度入手 ,根据压汞和SEM资料分析影响软土固结的本质因素 ;最后借助单向压缩实验 ,对比理论固结曲线与试验压缩曲线 ,分析产生偏差的原因 ,阐述了海积软土固结机制 ,提出结合水固结新概念。     

排水固结法加固软基变形简化计算分析

插板和砂井堆载预压是处理软基有效方法之一,现有的沉降变形计算方法大部分采用轴对称理论的解析解和以太 沙基或比奥固结理论为基础的数值解,仍较为复杂。根据软基排水固结机理,采用固结度等效原理,对渗透系数进行调整,把 砂井(插板)地基简化为均质成层地基。运用有限元对某软土路基处理工程进行简化计算,并和监测结果进行对比分析,对简 化计算方法进行验证。发现具有较好的准确性,为实际软基处理工程的沉降变形分析提供了一种简单实用的方法。     

交通荷载作用下安宁地区超固结重塑红黏土的动力特性试验研究

针对中石油云南石化铁路专用线高填路基填料红黏土,通过GDS振动三轴仪进行了一系列不同超固结比、围压、动应力幅值条件下重塑红黏土的循环加载动三轴试验,重点分析了不同因素对该地区超固结重塑红黏土的临界动应力、累积轴向动应变、动弹性模量以及动强度的影响规律。试验结果表明:超固结重塑红黏土在交通荷载作用下的临界动应力随超固结比、围压的增大而线性增大;超固结重塑红黏土的动强度与超固结比、围压成正比关系,循环振动次数对超固结红黏土的动内摩擦角影响较小,而对动黏聚力影响较大。上述试验结果可为该地区超固结重塑红黏土作为路基填料的工程提供一定实用价值。     

用DQM求解成层地基一维非线性固结问题

由于多层地基的一维非线性固结问题求解的复杂性，其解析解很难求得。本文基于Davis和Raymond一维非线性固结理论，利用DQM(Differential Quadrature Method)导了初始有效应力沿深度变化、任意边界条件、任意荷载作用下成层地基一维非线性固结的统一表达式，求得了孔压、有效应力和平均固结度的解答。通过解的收敛性分析讨论了DQM解的有效性。由于DQM解对于固结间题各种复杂条件具有统一的矩阵表达式，更便于编程计算和工程应用。最后，用本文解答对三层地基一维非线性固结问题进行了讨论。     

基于GSI的锦屏地下厂房岩体参数研究

工程开挖卸荷后岩体参数研究一直是工程界关注的焦点,是稳定性评价的基础性工作。本文以锦屏地下厂房开挖工程为背景,通过对上下游边墙不同桩号段开挖揭露的岩体进行工程地质岩组划分,进行了开挖后岩体质量评价并对其进行分类,通过在GSI(Geological Strength Index)评价体系中引入Jv(节理数/m³),使评价体系相对合理化,经回归分析,对不同风化程度的岩体进行了力学参数求解,发现内聚力及内摩擦角的计算值与建议值吻合较好。     

深基坑开挖全过程的数值模拟及工程实践

利用非线性弹性模型中的Duncan-Chang双曲线模型及数值分析方法,对比研究在开挖区外有和没有附加荷载的场地土在开挖全过程中的应力变化,探索这些荷载对开挖全过程的影响。通过模拟分析开挖区外有建筑物等附加荷载作用的深基坑开挖工程实例,得出了一个重要结论：在附加荷载作用下,土体会在靠近附加荷载侧边附近形成一个变形模量明...     

Torque reduction during the excavation of dense cohesionless soils

In this paper, water jet has been used to achieve a reduction in the magnitude of the excavation torque, also known as the torsional resistance, imparted on the cutting wing of an excavation machine during rotational excavation of cohesionless soils. This was accomplished by injecting a controlled water jet along the front plane of the cutting wing during the excavation of a model sandy ground. Experimental excavation was performed on compacted completely saturated sand samples using a prototype excavation machine and the torque required for excavation was measured. Within the experimental limitations, the results showed that water jet could successfully be used to reduce torque during excavation of dense sandy soils.     

城市地下空间开发中的工程地质问题

本文在概述我国城市地下空间开发利用现状和发展趋势的基础上,评述了土体的稳定与变形,地下水的勘查与治理,开挖支护与地质条件关系,施工对已有工程的影响等问题,并提出了今后研究的方向。     

软弱地层深挖基坑中工程桩偏位分析

某软土地基上建造多栋毗邻的小高层住宅,在地下车库基坑的开挖过程中,软土流动推挤坑内桩基导致偏位。文章以上述工程为背景,借助三维有限差分程序FLAC3D,选取简化计算模型,对基坑开挖流动土体作用下工程桩的反应性状进行了模拟与分析,并与实测值进行了比较,最后讨论了影响桩基变形的相关因素,可为分析软土地区基坑开挖对坑内工程桩影响时提供一定的理论指导。     

开挖应力释放率计算模型

本文在明确应力释放率和位移释放率的基础上，重点分析开挖面空间效应区的位移释放，并建立了应力释放与位移释放间的关系。文中分析了开挖问题采用平面模型计算时，应对开挖初应力进行修正，并给出了算法。最后与北京地铁的实测资料进行对比。     

Mechanics of cable shovel-formation interactions in surface mining excavations

The cable shovel excavator is used for primary production in many surface mining operations. A major problem in excavation is the variability of material diggability, resulting in varying mechanical energy input and stress loading of shovel dipper-and-tooth assembly across the working bench. This variability impacts the shovel dipper and tooth assembly in hard formations. In addition, the geometrical constraints within the working environment impose production limitations resulting in low production efficiency and high operating costs. A potential solution to the above problems is the deployment of an intelligent shovel excavation (ISE) technology, with real-time formation identification, recording and knowledge transmission capabilities. This paper advances the ISE technology by developing dynamic models of the cable shovel using the Newton-Euler techniques. The models include the main factors that influence shovel performance including the effect of both linear and angular motions of dipper handle and dipper. A path trajectory is modeled to demonstrate the dynamic velocity and acceleration profiles. Numerical examples show that the critical performance variables include geometrical and physical properties of the dipper and dipper handle, digging strategies and formation properties. The kinematic results show that the critical phase occurs between 1.5 and 2.0 s of a 3-s excavation cycle with occurrence of maximum kinematic effects. The dynamic results also show a similar trend with maximum dynamic effects between 1.5 and 2.0 s. The results also show that the maximum resistive force occurs at 1.625 s within the excavation cycle. At this point the maximum breakout force of the equipment is reached and any increase in the resistive load will require further fragmentation. The results provide appropriate information for excavation planning and execution. These models form the basis for developing dynamic shovel simulators for the ISE technology.     

冻土开挖破碎方法研究现状与展望

通过对冻、融土强度性能的对比分析,发现冻土强度远大于融土,导致冻土开挖困难,是困扰寒区工程作业的一项技术难题.作者首先介绍了几种开挖冻土的方法,并对不同开挖法的实用性和可行性做了阐述,指出机械法开挖破碎冻土是十分重要和有效的措施.冻土开挖破碎的难易程度取决于冻土动力学性质及其与开挖机械的作用关系,本文对冻土动力学方面的研究做了简要概述,旨在指出影响冻土动力学性质的主要因素及其破坏损伤特征,为冻土开挖方式优化、改进开挖机械性能提供参考.最后结合以往的冻土切削和冲击试验,对进一步开展冻土开挖和开挖机械优化研究提出了几点建议,希望对改良寒区工程施工技术、提高作业效率起到指引作用.     

ZONAL DISINTEGRATION MECHANISM OF DEEP CRACK-WEAKENED ROCK MASSES UNDER DYNAMIC UNLOADING

Size and quantity of fractured zone and non-fractured zone are controlled by cracks contained in deep rock masses. Zonal disintegration mechanism is strongly dependent on the interaction among cracks. The strong interaction among cracks is investigated using stress superposition principle and the Chebyshev polynomials expansion of the pseudo-traction. It is found from numerical results that crack nucleation, growth and coalescence lead to failure of deep crack- weakened rock masses. The stress redistribution around the surrounding rock mass induced by unloading excavation is studied. The effect of the excavation time on nucleation, growth, interaction and coalescence of cracks was analyzed. Moreover, the influence of the excavation time on the size and quantity of fractured zone and non-fractured zone was given. When the excavation time is short, zonal disintegration phenomenon may occur in deep rock masses. It is shown from numerical results that the size and quantity of fractured zone increase with decreasing excavation time, and the size and quantity of fractured zone increase with the increasing value of in-situ geostress.