层状土中群桩沉降分析

本文提出一个半解析的方法分析单桩和群桩基础的沉降，地基土可以是任意层状的，并且可以是有限深的，单桩沉降采用荷载传递法计算。群桩中桩－桩相互作用采用近解析法计算。通过与其它数值分析方法结果的对比，表明本文提出的方法与更严密的计算方法有很好的一致性，能大大减少计算量，可分析桩数较多的群桩基础。     

膨胀土胀缩性评价中有关问题的研究

膨胀土吸水膨胀、失水收缩，产生地表变形，进而导致建筑物破坏。本文就现行膨胀土胀缩性指标试验及地基变形量评价计算中有关问题进行了研究，认为以天然含水量为起始含水量测定土样胀缩率是不合适的，建议以缩限为起点进行膨胀试验，以胀限为起点进行收缩试验，采用加荷膨胀量（而非卸荷膨胀量）参加有荷载下的膨胀率计算。膨胀土地基勘察必须结合场地条件分析可能影响土体含水量变化的因素，对同一工程采用几种方法评价，互相对比、参照。     

非饱和土-隧道系统动力响应计算的波函数法

针对非饱和地基土中埋置隧道的三维动力响应计算问题, 提出了波函数法.采用无限长的Flügge薄壁圆柱壳模拟圆形隧道衬砌,采用流、固、气组成的三相介质模拟非饱和地基土体.分别采用分离变量法以及Helmholtz矢量分解定理求解薄壁圆柱壳的振动控制方程与非饱和土的波动方程.根据隧-土交界面与地表面处的应力、位移以及孔隙流体压力等边界条件,利用平面波与柱面波的转换性质,实现了隧道内作用单位简谐载荷时隧道衬砌与土体系统动力响应的耦合求解.通过与既有单相弹性介质2.5维有限元-边界元法、两相饱和多孔介质2.5维有限元-边界元法以及三相非饱和介质Pip in Pip半解析法的计算结果进行对比, 验证了本文计算方法的可靠性. 最后,基于该方法, 通过算例分析了不同饱和度下非饱和土-隧道系统的动力响应特征.结果表明, 饱和度对土体动位移与超孔隙水压力的幅值响应有较大影响.该方法的非饱和地基土参数退化后,也可用来计算和分析饱和地基土或单相弹性地基土与隧道系统的动力响应.      

横观各向同性地基本构模型研究

地基土形成过程中由于沉积作用大多具有横观各向同性的特点．利用数学、力学手段，采用坐标转换矩阵的方法，对横观各向同性地基的本构模型和模型中参数的选取作了一定的理论研究，可由横观各向同性面水平情况下的地基的本构方程直接推导出横观各向同性面倾斜情况下的地基的本构方程，而所需测的力学参数仍为垂直和平行横观各向同性面方向上的力学参数，数量没有增加，简单易用．得出了一些有益于工程实践的结论．所述理论可以解释地应力的水平应力分量不等的量测结果，同时由于考虑了地基土形成过程中的沉积作用，利用该本构模型计算地基在外荷作用下的应力、应变的响应问题，比均质各向同性理论更加符合实际情况．     

条形药包爆炸作用在土中显著影响范围的数值模拟

爆炸固结法是软土地基处理的新方法。为了分析爆炸作用在土中的变化规律,通过有限元方法对单孔条形药包在土中爆炸的数值模拟,在验证计算结果与实测数据的基础上,对地基中单孔条形药包在上覆压力和药量两组爆炸参数下进行模拟对比分析,以解决在不同上覆压力和药量条件下条形药包爆炸作用在土中的显著影响范围。针对条形药包土中爆炸问题,运用ALE算法解决了炸药网格的畸变问题。研究结果表明,上覆压力发挥作用的主要时间不是在爆炸瞬间,而是在爆炸以后的时间段,主要的贡献是对爆炸产生的孔隙水压的消散作用。而炸药的药量对于布置爆炸孔和竖向排水通道的间距影响具有较大影响。     

振动台模型试验中地基土域的数值模拟

针对土－结构动力相互作用振动台模型试验中有限地基土域的模拟问题，本文分别采用有限元法和边界元法对地基土模型的侧向人工边界和底部人工边界的合理位置问题进行了计算分析。文中首先采用三维有限元方法，探讨了地基土侧向垂直人工边界不同位置对群桩基础和箱形基础地震反应的影响，提出了侧向人工边界合理位置的具体建议；然后利用层土动力Green函数建立边界元模型，通过对埋入式条形基础的动力反应分析，探讨了底部水平人工边界的合理位置，提出了相应的建议。     

电阻率法在地基处理工程中的应用探讨

土的电阻率相关参数指标与土的工程力学指标紧密相连,并可反映土的一些特殊性质,如土的污染特征、地基液化特征等。本文首先简要介绍了土的电阻率理论,分析了土电阻率的室内外测试原理与方法。在归纳相关文献与工作的基础上,探讨土电阻率法在地基处理及其相关领域中的应用。深入分析了电阻率法在水泥土搅拌桩质量评价、地基处理效果评价、地基液化评判、压实土质量评价以及地基污染中的应用特征以及评价方法。并讨论了土的电阻率理论研究中存在的问题,展望了土电阻率理论的研究与应用前景。     

动力机器地基随机振动研究

在土层中取一变截面土柱,从一维波动方程出发,采用复弹性模量,计及土的弹性模量沿深度的变化和阻尼影响,推导出动力机器简谐扰力作用下地基土垂直振动的位移,并在此基础上,计算出位于机器下方地基土对机器随机扰力的动力响应．     

强夯接触力和接触位移的碰撞分析求解

首次采用大变形动力接触有限元法分析了强夯对地基土的冲击碰撞过程 ,锤底接触力和夯沉量过程中直接求得 ,且能模拟夯锤与地基土的多次接触分离过程 ,适应于各种复杂的地基土条件和夯击能条件 ,克服了现有其它方法的不足和缺陷。文章最后给出了系列工程算例 ,验证了本文计算模型的合理型     

高层建筑风振时地基土材料阻尼比取值范围的初探

高层建筑风振响应分析中考虑土与结构相互作用后地基土的材料阻尼比幅值是多少,这是考虑土与结构相互作用对高层建筑结构风振响应有利还是不利的关键问题.通过对无桩基桩架-剪力墙结构的顺风向风振响应分析,发现考虑土-结构相互作用时结构基础底面土体的动剪应变幅值处于弹性应变范围,根据土动力学中土的动剪应变与土的阻尼比的关系,土体的材料阻尼比较小,其值不超过0.03,据此计算出相应的结构最大层间位移和结构顶层的最大加速度比将地基视为刚性的结构有较大增长;因此,在高层结构风振响应分析中应考虑土-结构相互作用的影响.文章通过实例分析给出无桩基高层建筑土体材料阻尼比的建议值,该研究为有桩基高层建筑的土体材料阻尼比的计算提供了借鉴.     

一种三维饱和土-基础-结构动力相互作用分析方法

地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应.因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题.基于此,土体采用Biot模型,利用集中质量显式有限元方法并结合多次透射人工边界进行模拟;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式时步积分方法进行分析,可通过ANSYS等有限元软件实现;基础假定为刚性,采用显式时步积分进行求解;土体和结构(及基础)可分别采用不同的时间步距;通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构系统在地震作用下的整体分析.从饱和多孔介质动力微分方程出发可知,干土是饱和土的特殊情形,通过将流体体积模量及孔隙率置为零,可将饱和土退化到干土,从而将干土统一到饱和土的计算框架中,通过土-结构相互作用算例对此进行了验证,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形).通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基(考虑地下水位)情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大.     

A simplified method for the estimation of soil thrust exerted by a tracked vehicle

A simplified method for estimating the soil thrust exerted by a tracked vehicle is proposed. The relationship between the soil shear torque curve (shear torque-deformation curve) obtained from ring shear test and the thrust curve (soil thrust-slip ratio curve) of a tracked vehicle is analyzed and it is shown that there is a transformation law between these curves. A simplified analytical method for estimating the soil thrust exerted by a tracked vehicle is developed by using the above-mentioned transformation law. Soil thrust can be estimated by using the soil shear torque curve, shear ring and vehicle parameters. It is experimentally confirmed that the soil thrust can be easily estimated by using the proposed method.     

Une méthode mécanique pour déterminer la porosité totale d'un sol

This paper presents a mechanical method for the determination of the total porosity of soil. The presented method consists in inserting a sample of soil into a cell that can be regulated by varying the volume of the gas by increments using a piston. The porosity of the soil is deduced from the variation of the total pressure of the gaseous phase during the realization of volume increments. The method has been validated on a soil considering five samples with different porosities. The experimental results on the total porosity are in good agreement with the theoretical results over all tests.     

考虑土体损伤的挤土效应计算探讨

摘 要：圆孔扩张理论应用于静压桩沉桩、搅拌桩成桩过程周围土体的应力和变形分析,取得了一定的成果,但其理论分析结果和实验结果仍存在一定的偏差,主要原因在于理论推导时未考虑桩周一定范围内的土体受施工因素影响而产生的损伤。为更有效地发挥圆孔扩张理论在指导桩基施工中的作用,本文通过构造桩周土体粘聚力变化的表达式来考虑施工造成的土体损伤,基于连续介质力学的原理,依据边界条件确定了表达式中的土体损伤因子,得到了能够反映造成土体损伤主要因素的土体粘聚力变化表达式。基于圆孔扩张理论,并引入土体损伤因子,通过平衡微分方程的迭代计算,分析了成桩过程中的土体塑性区半径及应力分布,发现考虑土体损伤时,塑性区范围相对较大且应力的变化会相对较缓。通过不考虑损伤和考虑损伤的分析结果与既有理论的计算结果对比分析,表明本文提出的考虑土体损伤的分析方法简单合理,为精细化分析桩基施工对地基的影响提供了新方法。     

Numerical simulation based on two-directional freeze and thaw algorithm for thermal diffusion model

Freeze-thaw processes significantly modulate hydraulic and thermal characteristics of soil. The changes in the frost and thaw fronts (FTFs) affect the water and energy cycles between the land surface and the atmosphere. Thus, the frozen soil comprising permafrost and seasonally frozen soil has important effects on the land surface hydrology in cold regions. In this study, a two-directional freeze and thaw algorithm is incorporated into a thermal diffusion equation for simulating FTFs. A local adaptive variable-grid method is used to discretize the model. Sensitivity tests demonstrate that the method is stable and FTFs can be tracked continuously. The FTFs and soil temperature at the Qinghai-Tibet Plateau D66 site are simulated hourly from September 1, 1997 to September 22, 1998. The results show that the incorporated model performs much better in the soil temperature simulation than the original thermal diffusion equation, showing potential applications of the method in land-surface process modeling.     

SEMI-ANALYTICAL AND SEMI-NUMERICAL METHOD FOR DYNAMIC ANALYSIS OF FOUNDATION

A semi-analytical and semi-numerical method is proposed for the dynamic analysis of foundations. The Lamb's solution and the approximate formulae were used to establish the relation of the contact force and deflection between the foundation and soil. Therefore, the foundation can be separated from soil and analyzed by FEM as for the static cases. The plate can be treated as that the known forces are acting on the upper surface, and the contact pressure from soil can be represented as the deflection. So that only the plate needs to be divided into elements in the analysis. By this method, a series of vibration problems, including various shapes and rigidities of foundations, different excitation frequencies, were analyzed. Furthermore, it can be used for the embedded foundation. The numerical examples show that this method has simplicity, highly accurate and versatile. It is an effective method for the dynamic analysis of foundations.     

桩侧扰动分区饱和土中桩竖向振动特性研究

考虑沉桩过程中桩周土受到扰动产生软化或硬化的现象,建立了饱和土中径向分区桩竖向振动简化模型,通过分离变量方法,得到了桩竖向振动频域解析解和时域半解析解。分析了分区土对桩竖向振动特性的影响,数值计算结果表明,土层模量比、分区半径和桩底支承系数对桩竖向振动有较明显的影响。研究结果还表明,在较强的振动作用下,由于分区软化或强...     

RESEARCH ON SOIL PRESSURE IN NINE CABINS OF OPENED BOTTOM ELLIPTICAL BARREL STRUCTURE USING PENETRATION OF NEGATIVE PRESSURE METHOD

An investigation is made on the soil pressure in a nine cabin opened bottom elliptical barrel structure. The calculation models using the penetration of negative pressure method have been developed. The first calculation model is is for the construction stage involving three zones,namely, passive, transitional, and active established for the soil pressure in cabins. The other calculation model is based on the use stage, with the two(passive and active) zones for the soil pressure in cabins. The height of zones and the theoretical analytical solutions of inner soil pressure are derived. The analytical formulas of the models are proved using the finite element method and experimental data, and the formulas are analyzed in the inner soil pressure in the same condition.The calculation models can be used for other multi-position structural design or construction.