侧移土体被动桩成拱效应及主动侧土压力计算

采用三维数值模型模拟土体水平位移条件下被动桩的成拱效应。分析结果表明,被动桩的成拱效应和桩间距关系最为密切,桩间距较小时,侧移土体在桩周附近呈现出明显的土拱效应,应力等值线密集,相互连通成一整体,并向两端突出,桩间距增大时土拱效应减弱;随着作用于土体侧向荷载的增大,土拱效应增强,桩周应力区增大。在数值分析的基础上,以T.Itos土压力为依据,考虑土体的实际分层,探讨了考虑土拱效应的土压力计算方法,给出了被动桩计算模式,最后将简化方法与数值分析的桩侧土压力进行了对比。     

基于水平土拱效应的桩间挡土板土压力计算研究

基于``平板开缝-装配-焊接'工艺制备了以高聚物为基体的Kagome等蜂窝结构,并开展 了Kagome, 正三角形和菱形蜂窝结构的面内准静态压缩力学行为实验研究,实验过程中应用 CCD图像采集系统和图像相关法对试件进行了全场位移监测. 另外对比传统正六边形蜂窝, 采用数值分析技术,模拟了低速冲击下不同蜂窝结构坍塌行为. 实验结果和数值模拟均 揭示了在材料用量和结构尺寸完全相同的情况下,Kagome蜂窝结构的面内能量吸收性能优于 其它3种蜂窝结构,并发现了Kagome蜂窝压缩变形时所特有的局部蜂窝旋转变形. 研究结果 表明改变蜂窝形状和周期性排布会对蜂窝结构整体的变形模式以及能量吸收性能产生较大的 影响.     

堆载下被动桩与土体相互作用的FLAC三维分析

被动桩问题是近年来岩土工程领域的一个研究热点,但是对于堆载下桩、土之间复杂的相互作用一直缺乏系统的三维分析。本文采用FLAC3D建立了有限差分模型,对单排桩三维工作性状进行分析,重点研究堆载条件、桩身刚度及土层分布对桩身位移和桩侧土压力的影响情况,并籍此对软土地基的桩、土共同作用机理加以阐述,得出一些有益结论。分析表明,软土地基中桩侧土压力的分布可简化为线性模式,本文对此进行了线性拟合。     

基于土拱效应的抗滑桩与护壁桩的桩间距分析

抗滑桩与护壁桩分别在滑坡治理和基坑支护中发挥着巨大的作用 ,其实施正是利用了土中的成拱效应 ,然而传统桩的设计虽考虑土拱效应的存在 ,但桩间距确定理论与方法并未建立起来。本文首先基于土体的极限平衡条件对滑坡推力作用下的土体中的成拱作用进行研究 ,得出了抗滑桩的最大桩间距公式 ,并以某一具体工程为例 ,对该最大桩间距的物理意义和可用性进行了讨论。在此基础上 ,给出了在考虑土拱效应的情况下合理桩间距的确定方法 ,并以此为据 ,对边坡加固设计提出一些建议.     

桩-土接触效应及对桥梁结构地震反应的影响

目前有关涉及桥梁桩基础地震反应的研究大多是基于桩与桩侧土体之间无相对滑动、位移保持协调的假定。本文针对地震作用下桥梁桩基础的接触面效应及其对结构地震反应的影响问题,以某桥梁工程为背景,通过在桩-土交界面处设置接触单元来模拟桩-土间的接触非线性,建立了土-桩-桥梁结构相互作用体系的三维分析模型。利用这一模型,分析了地震作用下桩-土交界面处的动力反应形态,探讨了桩-土间的接触非线性及其对桥梁结构地震反应的影响。初步分析结果表明：在强震作用下,桩-土间会产生较强的接触非线性,在本文模型中,这种非线性主要表现为桩-土交界面处的滑移;考虑桩-土间的接触面效应将使结构的位移反应结果较基于桩-土间位移协调的情形有所增大。     

考虑塔形滑移面的浅埋隧道松动土压力研究

以不完全拱效应为基础,对浅埋隧道松动土压力展开研究。与Terzaghi土拱效应理论的垂直滑移面不同,本文综合考虑国内外对滑移面形式的研究,采用塔形滑移面计算模型,同时考虑主应力旋转角的分布特征,给出松动区内大主应力与水平面夹角分布公式,改进了浅埋隧道松动土压力的计算方法;将塔形滑移面间松动土体侧向土压力系数定义为滑移面上法向应力与平均竖向应力之比,并给出计算表达式;建立出主应力转角与隧道顶部位移的数量关系,进而得到不同拱顶沉降允许值下的平均竖向应力计算方法。将本文松动土压力计算公式同国内外学者提出的计算方法对比,结果相吻合,验证了本文公式的合理性。对公式中主要影响参数(侧向土压力系数、隧道宽高比、相对变形量、滑移面倾角)进行了分析,结果表明:竖向应力?v随着深度z的增加而增加,土拱效应的发挥程度也随着深度z的增加而增大,但其增速逐渐放缓,当达到某一深度(土拱效应完全发挥)后,随着深度z的增加?v趋向于定值;侧向土压力系数K随着土体内摩擦角φ及滑移面倾角α的增大而减小;在一定范围内,随着隧道宽高比B0/h的增大以及相对变形量λ的减小,其表面的竖向应力随之增大。因此,适当的增大浅埋隧道顶部...     

静压沉桩挤土机理探讨及有限元分析

针对预制桩在静压沉桩过程中出现的挤土现象,从土体小主应力方向加载的角度考虑,视浅层土体的隆起为小主应力方向(水平向)加载引起大主应力(垂直向应力)增加所致.在已有的柱形小孔扩张理论基础上,通过引入考虑位移的土压力计算方法提出了桩周土体隆起分界面表达式.利用该表达式分析浅层土体的隆起量,并利用Randolph提出的深层土体径向位移解析公式给出深层土体的变形量.最后运用有限元数值模拟计算与本文的数值解答进行对比分析,结果相近.     

基于微结构指标主成分分析的沉桩挤土效应研究

前期研究已认识到,土的宏观力学性质及其表现从本质上应取决于土的微观结构。在结构性较强的软土中沉桩,桩周土体内部结构会发生显著变化,土体的强度与变形性质是这种内在变化的宏观表现,研究土体微观结构与宏观力学行为变化之间的关系,对认知土体的力学性质,从微观出发去认识沉桩挤土效应的机理,指导工程实践具有重要地理论和现实意义。本文基于天津滨海地基土实际静压桩工程,在沉桩的不同时刻、沿桩身的不同位置取桩周土体原状土样进行室内三轴固结不排水剪切试验,得到土体强度指标参数,同时进行对应的微观结构试验,得到垂直与水平方向的10个微结构指标。采用主成分分析方法,在微结构指标中提取3个主成分,较好地分析了土体微结构特征。研究表明: 3个主成分与黏聚力之间存在较好的相关关系,而与内摩擦角之间的相关性相对较弱; 第一主成分对各微结构信息的提取比较充分,第二、第三主成分是对第一主成分未反映信息的进一步补充。同时主成分分析表明,土体微结构性质对强度性质起控制作用,在沉桩过程中,近地表和下部土层宏观力学指标表现出了相反的变化规律。主成分分析方法较好地表述了土体的微结构性质,为进一步从微观入手解释沉桩挤土效应机理提供了有力依据。     

黄土地基微型桩水平承载力及群桩效应研究

为了明确黄土地基微型桩水平承载力对上部结构安全性能的影响,本研究基于黄土地基微型桩现场静载试验,研究了桩长、桩径、桩身弹性模量及桩间距对微型桩水平承载力的影响;分析了沿基础深度的桩身水平位移和弯矩变化规律。并结合有限元分析了桩间距对群桩水平承载力的影响。研究结果表明：黄土地基微型桩基础弯矩较大的位置距桩顶4d～5d;桩径对微型桩水平承载力的影响较大,而桩长超过33d～35d后对其水平承载力的影响较小;当桩间距达到8d时,可以不考虑群桩效应对群桩水平承载力的影响。上述研究成果为微型桩在黄土地基中的应用提供了参考。     

改进的特征线方法及过载对水锤效应影响分析

传统特征线方法对过载作用下的水锤计算具有局限性,无法为水锤防护提供可靠性指导。本文在考虑过载效应和动态摩阻的基础上,提出了改进的特征线方法,该方法能准确模拟过载作用下水锤最大压力峰值及水锤波的衰减特性。基于该方法,建立了过载作用下水锤效应数学模型,通过分析结果与CFD数值仿真及实验数据对比,验证了改进特征线方法的正确性。分析结果表明,在恒定过载作用时,阀门位置的流体压力随过载量的增加而增大,且管轴向过载的影响大于横向过载;关阀过程受到瞬时过载作用时,过载效应对水锤最大压力峰值影响显著,而对关阀后水锤波的传播和衰减影响较小;同时,分析了过载效应下关阀特性和流体密度等参数对水锤效应的影响规律。     

抗滑桩与滑体之间土拱效应的理论分析

从力平衡的角度,分析了抗滑桩的抗滑阻力与滑体的下滑力之间的依存关系以及传递过程.利用弹性力学理论,推导出桩后土体应力场的分布函数. 通过绘制应力等值线图,发现抗滑桩与土体之间产生土拱现象的机制是滑体内的应力状态由不平衡逐渐到达平衡的结果,属于应力拱的表现形式.     

开采沉陷土体变形与孔隙水压相互作用研究进展

本文通过实验、实测和理论分析研究了开采沉陷土体变形与孔隙水压力之间的相互作用,结果表明,随着开采的进行,土体的应力变形发生变化造成了超静孔隙水压力的产生和消散,反映在土体变形上出现随开采时间延续而发展的附加压缩和膨胀变形,这种压缩或膨胀在土体的不同部位相互叠加,有时还叠加了底部含水层水位下降引起的地面下沉。这些结果揭示了厚松散含水层地区开采沉陷特殊性的机理,对开采沉陷预测及水体下采煤具有重要意义。     

抗压桩与抗拔桩侧阻的研究

对抗压桩和抗拔桩的桩侧摩阻力进行了理论探讨 ,从定量上考虑了桩周土的剪胀性及主应力方向旋转对侧阻的影响 ,得到了相应的影响系数和侧阻的预测公式.     

聚丙烯纤维和水泥对粘性土强度的影响及机理研究

选取聚丙烯纤维和水泥作为加固材料,在室内试验的基础上,研究了单独的纤维和水泥对粘性土强度的影响及其的综合作用,分析了它们的作用机理。试验中,3种不同百分比(0.05%,0.15%和0.25%素土重)的纤维和两种不同百分比的(5%和8%素土重)水泥分别掺入到粘土试样中,配制了12组试样,进行了无侧限抗压试验。试验结果表明,纤维和水泥均能够提高土体的强度,纤维的加入改善了水泥土样的脆性破坏模式;纤维水泥土样的强度远远高于相同掺量下的纯纤维土和纯水泥的强度,甚至高于它们的强度之和。运用扫描电镜(SEM)从微观层次上分析了纤维和水泥加固粘性土的力学机理,发现纤维表面与土介质之间的粘结力和摩擦力对加固效果有直接影响。     

岩土材料细观、宏观强度参数的关系研究

岩土材料细观与宏观概念的界定有个相对尺度的区别.当前对于岩土体宏观与细观参数间规律的探索主要集中在本构关系和计算分析两个方面.论文利用颗粒流,设计了无摩擦作用下3个颗粒间黏结强度增加、弱黏结和强黏结作用下19个内摩擦角在0-90度单调增加等共计41组单轴压缩数值试验.分析发现:(1)颗粒间黏结强度的增加,使得粒间较难破裂,微裂纹数量急剧减少.(2)黏结强度一定时,45度前后破坏模式截然不同,与剪切破坏角有关.(3)强黏结峰后曲线跌落明显,脆性破坏特征明显.(4)颗粒间强度参数的变化,不改变能量转移模式,黏结强度的改变使得应变能占输入能量的比例提高,即材料破坏的塑性渐变减小.弱黏结时,随着内摩擦角的增加应变能占输入能量比例逐步减小.强黏结时,应变能占输入能量比例近似,减小不明显.     

高温静水应力状态下花岗岩稳态蠕变参数研究

高温高压花岗岩钻孔实验表明,温度低于500℃,静水应力低于150MPa 状态下,岩体的钻孔变形均属于稳态蠕变变形阶段. 该文选取了广义开尔文模型来反映其特征,通过拉普拉斯变换及逆变换,详细推演出了钻孔径向位移解析解,并且考虑温度-应力的耦合效应,给出了模型参数随温度及应力变化的关系式. 利用该关系进行拟合计算,说明广义开尔文模型来表达高温高压环境中的花岗岩稳态蠕变变形特性,寻求蠕变参数是合理可靠的. 该文对于高温岩体地热资源开发中的钻孔施工与维护、钻孔变形量预测等方面,具有实际的指导意义.