弹性地基接缝板声振法脱空判定

采用声振法研究接缝和弹性地基脱空与声学特征变化的关系,利用有限元方法分析了有、无脱空接缝板的振动频率。通过声振法检测,得出地基脱空的范围及大小与声学特征参数具有很好的相关性,以某一脱空路面为例,通过计算分析,提出采用基于信息融合理论的集成神经网络技术对刚性路面脱空状况进行识别。为用声学特征进行地基脱空等缺陷无损检测提供了理论和实验依据。该法速度快、精度高,便于实际应用。     

探地雷达探测地基病害的应用研究

在探地雷达理论的基础上,结合工程实例,阐述了探地雷达在探测基坑开挖引起的地基病害中的应用。通过分析地基病害产生的机理,归纳了地基病害如土体疏松、脱空和滑移在雷达测线剖面图和单道波形图的典型图像特征,并判定出地基病害的程度和空间位置,工程还采用现场开挖及静力触探对比验证探地雷达的探测结果;实践证明了探地雷达技术是一种有效的地基病害快速探测方法,值得大力推广。     

软土地基沉降的二维非线性粘弹性反演与预测

基于Merchant粘弹性模型和简化双曲线模型，建立软土地基沉降的二维非线性粘弹性Biot固结有限元计算公式；根据最小二乘法建立目标函数，采用Simplex直接优化算法反演确定参数；为反演能获得在物理意义上合理且数学上唯一的参数，提出从简单模型到复杂模型的分步反演分析方法。实例分析表明，该方法是可行的。     

瑞利波法检测地基压实度的探讨

在利用瑞利波法测试地基土的压实度时,由于瑞利波速度与压实度之间是一种非线性关系,因此,必须根据瑞利波速度采用非线性反演的方法来获得地基土的压实度。过去一般是采用回归分析的方法,现拟采用人工神经网络的方法,即根据瑞利波速度与神经网络工具反演获得压实度。根据神经网络预测结果与灌砂法测试结果的对比可知,神经网络预测结果的平均绝对误差为1.188 6%,平均相对误差为1.221 4%,其反演结果的精度比回归分析法更高。     

弥补振冲碎石桩地基处理承载力不足的方法

以曹妃甸原油商业储备基地工程项目为依托,根据工程特点,选用振冲碎石桩加固储罐地基。由于水压振冲扰动等原因,部分桩土复合地基检测沉降较大,无法满足设计要求,采用了沉管碎石桩加密处理的加固措施。实践证明,采用沉管碎石桩补强加固地基的处理方法,能消除原地基固结承载力不足,是一种经济合理的地基补强加固方法。     

弹性地基上水工结构各向异性Mindlin底板计算分析的无单元法（EFGM）

无单元法（element free galerkin method）是一种基于滑动最小二乘法构造插值函数的无网格数值方法。以该方法中插值函数及其导函数为基础,从变分原理出发,建立了弹性地基上正交各向异性Mindlin板的无单元法求解控制方程,其中弹性地基采用Winkler地基模型。对该理论方法进行了相应的程序实现,最后通过算例分析表明了提出方法用于水工结构中弹性地基板问题分析的可行性和有效性。     

带帽刚性桩复合地基荷载传递特性研究

根据控沉疏桩理论,探讨了带帽PTC型刚性桩在高速公路深厚软土地基处理中的适应性。为了掌握带帽PTC管桩复合地基的作用机理,分析了其承载能力、荷载传递、桩侧土压力、桩侧摩阻力、桩土荷载分担比及桩-土应力比等力学性状,并进行了带帽和无帽单桩复合地基现场足尺试验,对试验结果进行了深入地分析和研究。试验结果能为带帽PTC管桩复合地基理论研究提供合理的试验依据,并指导工程设计。     

无拉力双地基参数板在移动荷载作用下的动力响应

求解了无拉力双参数地基上厚、薄板受任意移动荷载作用下的动力响应问题和板的脱离问题。从板-地基接触系统的分区广义势能泛函出发,通过建立和分析板单元区、地基单元区和连接板-地基的接触单元区的势能泛函,给出求解无拉力双参数地基板受任意移动荷载作用下的动力响应问题的分区广义协调元法。利用纽马克（Newmark）法经MATLAB编程叠代数值计算,验证了文中方法分析无拉力双参数地基板的动力响应问题是有效的。     

机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究

以威斯特卡德板中受荷计算刚性道面PCN值的理论为基础,考虑刚性道面接缝传荷能力和山区机场地基不均匀沉降,建立了基于“地基-道面-飞机荷载”相互作用的足尺9块板道面结构三维有限元分析模型。运用该方法,根据统计的国内主要民航运输飞机ACN值,确立了15组计算分析模型。经威斯特卡德理论和Bisar软件验证了模型的可行性。研究表明,高填土机场道面板底最大拉应力与地基不均匀沉降呈线性关系,高填土机场工程中对于1‰的地基不均匀沉降控制比较合理,对于设计强度为5.0 MPa以上的道面结构,允许地基最大不均匀沉降值为1.2‰。     

CFG桩复合地基加固高速公路深厚软基若干问题研究

对CFG桩复合地基加固高速公路深厚软基的若干问题进行了研究。考虑CFG桩沉管效应利用圆孔扩张理论，在规范和经验设计方法的基础上分别建立了按工后沉降控制和考虑成桩效应的复合地基桩间距设计计算新方法。同时对CFG桩沉管效应进行了计算分析，考虑成桩扰动推导了桩间土体模量的计算公式。     

节理岩体各向异性等效弹性参数研究

采用复合材料力学分析方法,针对规则节理岩体考虑坐标转换及刚度系数,建立各向异性等效弹性参数的解析公式。通过算例证明了解析公式的可行性,同时对规则节理岩体等效参数规律性进行了研究,分析在不同的节理刚度比值下等效弹性参数的变化规律。结合白鹤滩坝址区柱状节理岩体特征,探讨了其等效弹性参数取值和各向异性特征。研究表明：所采用方法在刚度取值相等时岩体可退化为各向同性介质,且该方法计算结果与实测结果较为吻合;同时发现柱体偏转对等效弹性参数的影响较大,偏转后水平向和铅直向弹性模量分别降低约54%和17%,根据曲线规律性,偏转角度越大,降低程度越高,等效弹性参数的曲线变化反映了其具有明显的各向异性特征。     

盾构下穿非连续管线变形特性及预测方法研究

城市地下管线采用承插式接口连接,管线结构的连续性与否取决于接口刚度。然而,现有研究大都假定地下管线为连续结构,忽略了接口转角对管线变形的影响。开展土工离心模型试验和两阶段有限元参数分析,系统研究了盾构下穿不同接口刚度管线的变形特性。发现非连续管线的薄弱接口导致其整体抗弯刚度明显小于连续管线,且接口转动导致非连续管线具有更好的与土体协调变形能力。因此,盾构下穿施工引起的非连续管线沉降明显大于连续管线。非连续管的结构连续性假定将大大低估管线沉降。盾构下穿引起的接口转角与地层损失呈线性关系。基于系统的有限元参数分析,建立了区分相对刚性、柔性管线的无量纲组。针对相对刚性、柔性的非连续管线,分别建立了管节相对长度、管-土相对刚度与接口转角的预测方法,利用离心模型试验结果验证了预测方法的合理性。新方法能有效地预测盾构穿越地下管线的接口转角,研究成果可应用于城市地下管网改造工程。     

裂隙岩体加索支护模型及其工程应用

根据预应力锚索与裂隙岩体的联合作用机理，在深入研究了裂隙岩体的损伤断裂变形特性以及锚索的空问锚固效应后，建立了一种加索支护模型模拟锚索对裂隙岩体的加固效果。将建立的力学模型用于指导一岩体边坡工程的支护设计与施工,取得了显著效果。     

柱状节理岩体原位变形试验力学浅析与模拟

在白鹤滩坝址区柱状节理岩体原位变形试验成果的基础上,针对节理刚度的取值进行讨论,利用柔性中心孔试验值反算得到柱状节理岩体节理面刚度值。岩体变形是由岩块和节理两部分组成,分析含单节理岩体概念模型的单轴加、卸载规律性和其变形特性,发现其滞回特性是节理力学行为造成的;推导得到了岩体变形计算公式,可用于多组相交节理岩体等效弹性模量的计算,能够反映出节理岩体的各向异性特征;建立了柱状节理随机模型,采用离散元方法和反算的刚度值进行了仿真分析,得到等效变形参数在试验结果范围内。     

节理岩体圆形隧道滑动区的研究

对于连续介质问题,可以利用Mohr-Coulomb准则很好地解决圆形隧道滑动区问题.但是对于节理岩体问题要复杂得多.由于节理岩体具有复杂的力学特性,因此节理岩体圆形隧道滑动区的确定问题一直都没有很好地解决.节理岩体的力学特性可以很好地用考虑了中间主应力影响的非线性统一强度准则来表达.根据非线性统一强度准则确定了即时摩擦角,进而获得了节理岩体圆形隧道滑动区和支护应力的封闭形式的理论解,并给出了算例.     

节理岩体等效损伤流变模型初步研究

对节理岩体等效损伤流变模型进行了初步研究,假设岩石为各向同性体各向同性损伤,节理面的法向和切向损伤不同,分别建立了岩石和节理面流变损伤演变函数。假设材料无损,计算应力采用有效应力,推导了节理岩体等效损伤流变模型有限元计算公式,编制了相应的有限元程序。算例分析表明,采用的节理岩体等效损伤流变模型是可行的,可较好地反映节理岩体的损伤演变过程。     

节理岩体边坡稳定性分析新方法

节理岩体边坡失稳破坏同时受控于节理与岩体抗剪强度。在对具有2组平行节理的岩体坡边失稳破坏机制研究基础上,研究了具有2组平行节理岩体边坡的极限平衡分析方法,并推导了相应的边坡稳定性分析计算公式,编制了基于潜在滑动面自动搜索的边坡稳定性研究程序。通过与文献中算例的对比研究,证明了所提出的节理岩体边坡稳定性分析方法的正确性,为具有2组平行节理岩体边坡的稳定性分析提供一条新的有效途径。     

节理岩体力学性能不确定性分析方法研究

基于连续介质损伤力学框架,通过损伤张量和有效应力来描述节理岩体的力学性能,自主研发了基于损伤力学模型的有限元程序（CD-FEM）,用于节理岩体等效力学性能研究。同时,采用Karhunen-Loeve（K-L）展开来分解随机输入场,用混沌多项式来表示随机输出场,采用概率配点法生成配点,再由连续损伤有限元分析系统CD-FEM求解确定性方程组,最终得到输出域的统计数据,从而提出了一种将随机分析与基于连续损伤力学模型的数值分析方法解耦进行节理岩体不确定性力学行为分析的方法。利用该方法,对一典型节理岩体在加载条件下的力学行为进行不确定性分析,并与蒙特卡罗方法进行对比,结果表明,所提方法的计算量大大减少,极大地提高了节理岩体力学性能不确定性分析的效率,可应用于对节理岩体在不同载荷条件下的不确定性进行分析。     

An anisotropic strength criterion for jointed rock masses and its application in wellbore stability analyses

In this paper, an anisotropic strength criterion is established for jointed rock masses. An orientation distribution function (ODF) of joint connectivity, is introduced to characterize the anisotropic strength of jointed rock masses related to directional distributed joint sets. Coulomb failure condition is formulated for each plane of jointed rock masses by joint connectivity, where the friction coefficient and cohesion of the jointed rock mass are related to those of the intact rock and joint and become orientation dependent. When approximating joint connectivity by its second‐order fabric tensor, an anisotropic strength criterion is derived through an approximate analytical solution to the critical plane problem. To demonstrate the effects of joint distribution on the anisotropic strength of jointed rock masses, the failure envelopes are worked out for different relative orientations of material anisotropy and principal stress axes. The anisotropic strength criterion is also applied to wellbore stability analyses. It is shown that a borehole drilled in the direction of the maximum principal in situ stress is not always the safest due to the anisotropic strength of the jointed rock mass. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.