附加应力沿深度变化的砂井地基固结分析

基于等应变固结的假设,考虑附加应力沿地基深度的变化以及涂抹效应和井阻的影响,导出砂井地基固结偏微分方程,求得孔隙水压力和平均固结度的解析解.在随时间变化的预压荷载作用下,对把初始孔隙水压力和附加应力简化为沿深度梯形分布的固结性状进行比较.结果表明,对于深厚砂井地基,附加应力和初始孔隙水压力分布对固结过程具有明显影响,若按均匀分布计算,所得的平均固结度偏小.     

随时间任意变化荷载下砂井地基固结分析

对随时间任意变化的荷载作用下砂井地基固结问题进行研究。首先推导考虑涂抹效应、井阻作用、土体内径竖向组合渗流、变荷载以及涂抹区水平渗透系数线性连续变化等因素的解析解;然后,将上部荷载进行傅里叶变换转化为三角级数的形式,即将复杂荷载分解为很多简单的正余弦函数之和,通过简单荷载作用下响应的叠加得到原复杂荷载作用下的响应,由此得到一种便于工程应用的简单方法;编制计算程序,与传统解析解进行对比;最后,分析几种荷载模式下砂井地基的固结性状,包括多级线性加载、三角形循环荷载、矩形循环荷载等一般模式,并通过用多段直线段逼近曲线的方法,分析抛物线形循环荷载作用下地基的固结特性。研究结果表明:本文方法合理,具有广泛的适用性。     

砂井地基固结概率设计的中心设计系数方法

将概率统计理论引入砂井地基固结问题的分析中，提出了砂井地基固结概率设计的中心设计系数方法，该方法用设计系数将砂井地基固结概率设计与常规设计联系起来。径向固结系数的设计值等于其均值与中心设计系数乘积。推导了径向固结系数为伽玛分布时中心设计系数的计算公式，并据此研究了中心设计系数的变化规律。提出了砂井地基固结概率设计的一般步骤，并用算例说明了该法在实际工程中的应用。     

考虑Hansbo渗流的砂井地基径向固结分析

由于饱和软土中的渗流往往与Darcy定律有较大的偏差,引入Hansbo渗流方程描述这种非Darcy渗流特性,忽略井阻和涂抹效应,修正了传统砂井地基径向固结方程,并用有限差分法进行数值求解,探讨了Hansbo渗流参数的影响.计算结果表明,在Hansbo渗流模式下,砂井地基的孔压消散速度和径向固结速率都会变慢,而且地面超载越小或影响区半径越大,同一时刻的径向固结度越小于基于Darcy渗流的传统砂井地基径向固结理论值.     

砂井地基固结过程的监测与分析

采用沉降板、分层沉降仪、孔隙水压力计等仪器,对路基分层填筑过程中砂井地基的固结规律进行监测,保证了路基的安全填筑.将非线性弹性本构关系引入Biot固结理论有限元程序,把砂井地基等效为砂墙,采用中点增量法研究施工过程中地基沉降与孔隙水压力消散的规律,其计算参数由室内三轴试验确定.研究结果表明:采用非线性弹性模型计算的孔隙水压力峰值和沉降量均大于弹性模型计算值,能模拟在分级加载过程中砂井地基的沉降和孔隙水压力消散的规律;泊松比对非线性模型的孔压变化趋势影响不大,但沉降量随泊松比的增大而减小;只有当渗透系数发生数量级改变时,才引起孔压的明显变化.     

考虑应力时空效应及桩体固结变形的 复合地基固结解

运用新的求解方法及解的表达形式,推导了考虑桩体固结变形、加载过程、附加应力非均布、扰动区土体渗透系数连续线性变换、地基径竖向渗流等复杂因素的一个较全面的散体材料桩复合地基固结解析解,并对解进行了分析、比较、验证.结果表明:本文解可以退化为瞬时加载条件下的解、不考虑应力随深度变换条件下的解以及Terzaghi一维固结解等已有解析解;地基底部附加应力越小,固结越快;不考虑桩体固结变形时地基固结比考虑桩体变形时快,桩径比越小,差异越明显.     

夹薄透水层软土地基砂井固结机理

夹薄透水层软土地基砂井固结机理汤连生１）周萃英１）刘增贤２）杨建林１）（１）中山大学地球科学系，广州５１０２７５；２）山东省地质矿产局）关键词薄透水层，软土，砂井，固结机理分类号Ｐ６４２珠江三角洲地区软土土质松软、含水量高、孔隙比大、压缩性大，但含粉...     

考虑加载过程的真空联合堆载砂井地基三维固结分析

在瞬时加载条件下的砂井地基径向和竖向固结的偏微分方程基础上,通过自行编制的程序,将加载过程转化为一系列瞬时加载的组合问题,实现了考虑实际加载过程的真空联合堆载预压下砂井地基的三维固结分析.通过工程算例分析表明,同瞬时加载情况相比,由于受到加载历时的影响,地基的平均固结速度在总体上要小于瞬时加载情况下的地基固结速度.单级或分级加载情况下的地基固结度受加载时间Ti的影响,加载时间Ti越长,地基固结速度越慢.单级加载情况下,在Ti处固结度曲线出现拐点,该点的固结速率最大.     

考虑指数流的真空预压竖井地基固结解析解

传统固结理论认为渗流速度和水力梯度呈线性关系,但在软塑性土地基中常出现背离线性关系的情况,即为非达西渗流模式。在经典竖井地基固结理论的基础上,假设孔隙水渗透服从指数渗流模式,并结合真空预压的边界条件,建立新的竖井地基固结计算模型,获得超静孔压和径向固结度的严格解答,并通过开展多工况算例对比,分析指数渗流模型参数和真空压力沿竖井衰减系数等对竖井地基固结计算结果的影响效应。研究结果表明:非达西渗流指数m对固结速率影响最为显著,在固结初期,m越大,固结速率越快;在固结后期,m越小,固结速率越快;涂抹区参数s及κh/κs越大,竖井地基固结速率越慢;负压衰减系数k1和k2、真空荷载p0越大,固结速率越快。     

梯形分布荷载下地基附加应力计算方法

文章采用布辛奈斯克(J.V.Boussinesq)解,通过积分法推导出梯形分布荷载下地基附加应力计算公式,利用该公式可以通过改变初始条件,导出矩形及三角形等荷载形式下地基附加应力计算公式,解决了土力学教材中计算公式过于分散和复杂的特点,其推导结果具有一定的实用价值,适应程序化计算。     

地基中附加应力分布规律分析

通过集中力和均布力作用下地基中附加应力的计算,分析了深度和水平距离对集中力作用下地基中附加应力的影响,计算了矩形面积在均布荷载作用下地基中不同位置处附加应力的分布.结果表明,集中力作用下地基土中的附加应力存在最大值,均布荷载作用下矩形面积内的附加应力随着深度增加而下降,矩形面积外的点的附加应力随深度的增加先增加后减少,存在最大值.     

考虑井阻与涂抹的非饱和土竖井地基固结分析

基于等应变假设与Fredlund非饱和土固结理论,得到了考虑井阻与涂抹的非饱和土竖井地基固结半解析解.首先,引入两个新的变量,通过Laplace变换将控制方程组转化为易于求解的常微分方程组;然后,考虑井阻与涂抹条件,并将Laplace变换下的解用Crump方法编程实现Laplace逆变换,得到地基内任一深度的平均超孔隙...     

考虑起始水力梯度时双层地基的一维固结

文章针对双层饱和粘土地基,建立了考虑起始水力梯度的一维固结方程,并用有限差分法求解。计算结果表明,只要起始水力梯度大于零,地基的固结速率就慢于Terzaghi固结理论,而且当主固结完成时,土层中存在一定的残余孔隙水压力无法完全消散,因而土层的最终平均固结度小于1;另外,固结系数并不是决定双层地基固结特性的惟一土性指标,除渗透系数及压缩模量外,渗流起始水力梯度和地面荷载也都对双层地基的固结有重要影响。     

水平排水砂垫层对天然地基固结效率影响分析

针对天然地基上的水平排水砂垫层,结合地基土体的渗透系数和厚度,综合考虑砂垫层的渗透系数、宽度和厚度对地基固结的影响,采用平面应变有限元方法,通过参数分析,研究砂垫层与地基参数共同作用对地基固结效率的影响,并采用砂垫层与地基的集总参数,分析其与地基固结效率之间的关系。结果表明:现行规范对于天然地基上砂垫层渗透系数的要求偏于保守;地基固结效率随集总参数的增大呈双曲线形非线性增加,且存在一个集总参数值,可以满足最优固结效率要求并可作为设计控制指标,用于不同地基土质条件下砂垫层的设计计算依据。     

考虑附加应力的采动沉陷区建筑物设计

针对地下矿产开采后形成采空区导致覆岩及地表沉陷,对地面建筑物造成不同程度破坏的问题,以一栋四层砖混结构办公楼为模型,从理论上分析该模型在承受地表变形时,墙体和基础所受到的附加应力。以此为基础进行抗变形结构设计,分析Ⅰ~Ⅳ级地表变形对建筑物结构构件设置的影响,给出具体设计的墙壁圈梁配筋。     

考虑附加应力的采动沉陷区建筑物设计

针对地下矿产开采后形成采空区导致覆岩及地表沉陷,对地面建筑物造成不同程度破坏的问题,以一栋四层砖混结构办公楼为模型,从理论上分析该模型在承受地表变形时,墙体和基础所受到的附加应力。以此为基础进行抗变形结构设计,分析Ⅰ~Ⅳ级地表变形对建筑物结构构件设置的影响,给出具体设计的墙壁圈梁配筋。     

含有残余应力的铝合金轮毂应力分布状态分析

利用ProCAST软件对某铝合金轮毂产品进行低压铸造数值模拟,运算后得到了轮毂铸件的铸造残余应力,通过开发的接口程序分别把轮毂铸件的有限元网格的节点信息?单元信息和各节点上的六个应力分量输入到ANSYS软件中,利用ANSYS的结构分析模块对轮毂铸件进行静态加载.结果表明:通过这种方法,可以对含有铸造残余应力的轮毂铸件进行其他各种载荷分析,分析的结果更加符合铸造件的实际情况,可以获得准确的结果,指导实际工作.     

考虑固结效应的筏板基础与地基共同作用弹塑性数值分析

地基固结作用呈现明显的非线性特征,对建筑物沉降变形的影响不容忽视,为此,基于Biot固结理论,对于地基土采用Mohr—Coulomb理想弹塑性模型,对筏板基础与地基共同作用问题进行了非线性固结弹塑性有限元数值分析．计算结果表明地基中孔隙水压力的消散及其相关的Mandel—Cryer效应与筏板基础的内力变形特性的时间效应具有密切的联系,地基固结作用对筏板-地基共同作用体系的内力变形特性具有显著的影响．因此,在结构-地基相互作用分析与工程设计中考虑地基固结效应是十分必要的．     

变井阻条件下碎石桩复合地基固结解析解

针对实际工程中碎石桩复合地基固结的井阻问题,深入分析了碎石桩的井阻成因以及变井阻条件下的时间效应与空间效应.采用解析方法,建立了考虑井阻时间效应的复合地基固结方程.通过分析碎石桩渗透系数的变化规律构建了两种桩体渗透系数随时间变化的函数,并导出了特定变化模式下的碎石桩复合地基固结解析解.分析结果表明:井阻变化对于碎石桩复合地基固结速度影响显著,且该结果较现有的复合地基固结理论更接近工程实际;井阻因子初值越大,井阻时间效应的影响越严重;在相同条件下,增加桩体渗透性比提高桩体模量更有利于加速碎石桩复合地基固结.