振冲碎石桩复合地基的等效渗透系数计算方法

振冲碎石桩法是水利工程常用的地基加固方法,其加固形成的复合地基涉及到桩体及其桩间土等多种材料及扰动挤密作用影响等,渗流特性复杂。对此,结合某水电站工程实际,依据振冲碎石桩布置及复合地基桩体和桩间土的特性和面积比例,考虑扰动挤密作用对渗透特性的影响,提出了振冲碎石桩复合地基的等效渗透系数计算方法,从渗透流量和位势分布等渗流要素,并采用三维有限元法,计算比较了真实模型(实际参数)、复合地基模型(等效渗透系数)两种模型坝体和坝基的渗流场。结果表明,采用复合地基等效渗透系数计算的坝体和坝基渗流场基本符合精细模拟振冲碎石桩时计算的渗流场,可见该方法合理、有效,可用于类似工程渗流场的计算分析。     

桩—土—渡槽—水相互作用动力特性分析

目前,对渡槽抗震性能的研究多集中在槽身与水体的流固耦合问题上,对桩土间的动力相互作用则研究较少,然而桩土相互作用会影响渡槽结构对动荷载尤其是地震荷载的反应。为探究桩土相互作用对渡槽结构动力特性的影响,采用大型有限元软件ABAQUS对南水北调中线工程双洎河渡槽建立了同时考虑流固耦合和桩土相互作用的桩—土—渡槽—水三维仿真力学模型,并进行了不同工况下的自振频率及振动模态分析。结果表明,与固结模型相比,考虑桩土相互作用的渡槽结构在地震荷载作用下自振频率减小,桩土相互作用改变了渡槽结构动力特性。     

近海风力机水平受荷单桩简化p-y曲线研究

开展近海风力机水平受荷单桩的现场试验,实测得到桩顶荷载-位移关系、桩身变形和弯矩,揭示水平荷载作用下桩-土相互作用规律。考虑地基土埋深效应来修正初始地基反力模量,提出适用于砂土和黏土中水平受荷桩承载特性的简化p-y曲线模型,并与实测值和API规范计算值进行对比,最后对极限抗力系数和形状参数进行敏感性分析。结果表明：简化方法计算的桩顶位移和桩身最大弯矩与实测值相对误差分别为15.6%和3.2%,提出的简化方法能提高计算精度;极限抗力系数和形状参数对水平受荷桩内力和变形均较为敏感,以变形控制为设计原则的单桩基础建议取较大值。     

考虑桩—土非线性作用的垂直荷载桩静力分析

采用桩侧土应力与剪应变的双曲线关系、桩端阻力与变形的双曲线关系建立了桩-土非线性共同作用的分析模型,利用弹性理论建立了半无限弹性平面体地基上垂直荷载桩的弹性力学模型,并结合桩-土非线性共同作用分析推导了垂直荷载桩静力分析的基本方程,给出了垂直荷载桩静力分析的理论求解方法.实例结果表明,该方法合理,便于工程计算.     

深厚覆盖层上水电站厂房位移计算和控制

以西藏某水电站工程为例,针对深覆盖层软土地基上水电站厂房的沉降变形问题进行了有限元模拟和计算,利用邓肯—张双曲线模型中的卸载再加载模量代替原始地基变形模量与摩尔—库仑等面积圆屈服准则的组合作为地基本构模型进行计算,并采用面—面接触单位模拟桩与土体的摩擦接触,通过对不同施工措施下的结果比较和分析,提出了在整个厂房底部设置摩擦桩并进行较大范围的固结灌浆,可控制部分厂房沉降和蓄水引起的回弹变形。     

超固结土的广义塑性本构模型

鉴于目前超固结土本构模型不能较好地反映土体的实际变形,基于广义塑性理论并引入伏斯列夫面及超固结参数的概念,建立了一个可以反映超固结土变形特性的广义塑性本构模型,该模型采用能较好反映试验资料的Lagioia剪胀方程,在此基础上推导出超固结参数、塑性流动和加载方向张量,并构造了一个可以较好反映土体变形特性的塑性模量,且基于SMP变换应力法将模型三维化,使其能适用于一般应力状态。根据试验资料获得饱和Fujinomori粘土的本构模型参数,利用新的模型编制程序预测超固结土的变形特性,发现预测结果与试验数据吻合较好,表明新的模型可以合理地反映超固结土的变形特性。     

水平力作用下框架码头桩侧向土压力的模型试验研究

为分析水平力作用下框架码头桩侧向土压力的分布规律,通过土质岸坡框架码头模型试验,分析了一定水深条件下在水平推力作用下桩前后侧向土压力沿深度方向、水平方向的分布规律,探讨了框架码头土体岸坡潜在滑动面的位置。结果表明,各桩的桩后侧向土压力比桩前侧向土压力大;同一根桩上,随着距桩底距离的增加,侧向土压力呈先增大后减小再增大的趋势;随着距坡顶水平距离的增加,桩后侧向土压力呈倒"~"变化趋势变化,桩前侧向土压力呈"~"趋势变化。这为工程实践中框架码头岸坡的受力变形特性提供了参考依据,具有一定的现实意义。     

水泥土搅拌桩复合地基在软基处理中的应用

由刚性桩、水泥土搅拌桩及桩问土组成的复合地基,其承载力是由桩和桩间土共同分担的,通过刚性桩和水泥土搅拌桩的施工,实现对桩间土的挤密加固,可充分发挥和利用地基土的承栽潜力,有效地解决软土地基承栽力不足的问题。     

两段变直径桩的解析分析及工程应用

桩在水平荷载作用下的内力与位移计算,桩基设计规范推荐使用m法。m法的缺点是,当为了显著增大桩的水平承载力而在靠近承台的区域将土进行换填时,该处的土实际的刚度与其假定相距甚远。采用2K法进行水平荷载作用下桩的内力与变形分析,重点把握土的两个侧向弹簧刚度。2K法在工程中的应用是广泛的:承台附近土换填或加固,或将桩顶附近弯矩较大的桩身部分设为更大的直径,上段桩土弹簧刚度将增大,在一定的水平荷载作用下,桩顶位移将减小,桩的水平承载力得到提高而节省工程造价;如果在计算模型中未建立桩单元而欲求得桩顶反力,则采用变直径桩解析分析获得的位移函数和内力函数可计算桩的内力用于配筋;对于箱型基础、大型筏板基础,可较为精确地考虑其对桩顶的嵌固作用而提高桩的水平承载力;上部结构的刚度使得桩顶部有侧向支撑,桩身弯矩变小,也可优化桩基设计;对于桩基上的动力机器和块式基础,可以认为块式或承台是上段大直径桩,由此获得的上段桩侧向土弹簧刚度将非常可观,可用于优化桩基设计。如果考虑将桩建入计算模型,可以通过本方法得出的四个刚度参数输入到弹簧支座刚度矩阵中,能够节省桩建模及其内部单元带来的大自由度,计算模型更容易维护,其这也是一体化建模发展过程中的一个重要里程碑。     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态数值分析

鉴于软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态的预测和评价是工程设计中的关键技术之一,结合某水利工程中软土地基上的土工格栅加筋堤防结构,采用大型岩土工程专业分析软件FLAC3D对该加筋堤防运行期的受力变形特性进行了数值分析,获得了堤身应力及塑性区范围、筋材的应力分布、地基及堤身的沉降和侧向变形等工作性态规律。计算结果表明,堤身底部土工格栅加筋效果较好,能有效减小地基水平位移和堤身塑性区范围,但当加筋层数超过两层后,加筋效果不再明显。     

软基路堤拓宽对原路堤桩体受力特性的影响

      目的     交通量日趋饱和与建设用地日益紧张促使道路需要进行拓宽改建,为了进一步研究路堤拓宽时的稳定性,对软基路堤拓宽时原路堤下桩体受力特性的变化进行分析。      方法     采用Abaqus对离心机模型验证后,分别建立拓宽路堤与原路堤有限元三维数值模型进行对比分析,研究拓宽路堤自重、不同拓宽路堤土体参数对原路堤下不同位置桩体的受力和变形性状以及破坏模式的影响。      结果     数值仿真结果表明:路堤下各桩对抗滑的贡献不同,接近坡脚的桩主要受弯剪作用,远离坡脚的桩主要受轴力作用;拓宽路堤土体自重使得原路堤下桩体所受弯矩及剪力减小,所受轴力增大,越靠近拓宽路堤的桩受影响越大,原路堤下桩体的位移增大,其中靠近原坡脚处的竖向位移增量最大,横向位移增量最大处位于原路堤中部;拓宽路堤土体重度能显著影响原路堤的竖向位移,而其变形模量和强度参数对原路堤的竖向位移影响不明显;路堤拓宽后在荷载作用下,原路堤下桩体的受力特性较拓宽前会发生改变,潜在破坏模式由弯剪区、压弯区和受压区三个分区变为压弯区和受压区。      结论     所建模型能较好验证离心机试验结果,研究结果能对路堤拓宽的稳定性分析提供指导。     

长江下游某通用码头散货泊位PHC-钢管组合桩钢管桩长度确定

针对长江下游地区某物流通用码头散货泊位处水体较深、软土（淤泥质粉质粘土）较厚等不利岩土工程条件,确定采用PHC-钢管组合桩作为地基基础,而确定组合桩中的钢管桩长度部分尤为重要。为此,在考虑土体软化特点、桩土接触关系、桩身沉降等基础上,采用FLAC3D软件构建了PHC-钢管组合桩—土模型,进而计算了6根PHC-钢管组合桩中不同钢管长度时的桩身极限承载力、轴力、侧摩阻力。结果表明,钢管桩较短时,组合桩的极限承载力较高;改变钢管桩长度,使PHC管桩与钢管桩的接桩部位处于粉质粘土、粉细砂层时,轴力与侧摩阻力变化较大;接桩部位位于持力层时,缩短钢管桩长度会降低整桩极限承载力及接桩部位的侧摩阻力。通过对比分析钢管桩对组合桩桩身极限承载力、轴力、侧摩阻力的影响程度,最终确定组合桩中钢管桩长度5 m时为最优选择。     

加载方向对加翼桩极限横向承载力的影响

为分析加载方向对加翼桩极限横向承载力的影响,采用ABAQUS有限元软件建立数值分析模型,定量分析软粘土地基中单桩和三种典型加载方向下加翼桩的受力变形特性和极限横向承载力。依据数值分析结果,采用数值逼近方法建立了加载方向影响系数k3的经验公式,以反映加翼桩极限横向承载力与加载方向的关系,对现有计算方法进行了补充,并对其适用性进行了分析。结果表明,加翼桩横向位移和内力的分布与单桩的规律相似,桩身和翼板连接处易出现应力集中现象,极限横向承载力较单桩的显著提高。加载方向对加翼桩极限横向承载力影响较大,当横向荷载与前翼板夹角增大,极限横向承载力显著降低。经验公式计算精度良好,可较好地反映加翼桩极限横向承载力与加载方向的关系,可为工程设计提供参考。     

渗流应力耦合作用下深基坑开挖变形性状分析

鉴于地下水渗流作用影响下的基坑工程失稳破坏是地下水位埋深较浅的软土地区常遇的重要工程灾害之一,基于渗流应力耦合理论和修正剑桥模型(MCC),借助大型有限元软件ABAQUS,考虑基坑的降水及开挖工序,结合某工程算例探讨了深基坑的变形性状,主要分析了基坑周边的渗流场变化、地面沉降、开挖面土体隆起及围护结构的挠曲。结果表明,未考虑渗流应力耦合作用的结果偏于不安全,考虑渗流应力耦合作用可更准确地反映基坑渗流与变形情况。     

盐湖地区输电线路基础沉降控制研究

针对盐湖地区输电线路杆塔基础建设中所面临的盐渍土结构强度低这一特殊地质条件,通过开展平板载荷试验对比分析了不同碎石换填厚度下盐渍土地基的承载特性,并以新疆与西北主网联网750kV第二通道输变电线路工程的斜柱式基础为设计原型计算分析了基础的最终沉降量,分析得到了盐湖地区盐渍土软弱地基的沉降控制处理方案。结果表明,在盐湖地区输电线路地基基础工程中采用基底换填碎石的方法可显著提高地基承载力,有效降低基础沉降量。