带帽PTC桩复合地基上路堤的稳定性数值分析

以福建省某浅海填方路堤采用带帽ＰＴＣ桩进行软基处理为背景,采用有限元强度折减法,分析路堤或桩的失稳破坏形式、常用等效平面模型存在的问题,并探讨了桩长、单桩桩位及加筋垫层对路堤稳定性的影响。研究表明:由于土拱效应,临界稳定状态时路堤边坡的塑性区在桩帽顶以上分块贯通,路堤边坡失稳破坏类似倾覆破坏;ＰＴＣ桩可能的破坏模式是倾覆破坏或弯曲破坏,而不是传统认为的剪切破坏,且根据受力特点不同,路堤地基中的桩可分为承压桩、弯剪桩、压弯桩、拉弯桩四类;等效的平面模型高估了桩的抗弯能力而低估其竖向承载力;桩位、桩长、垫层对路堤稳定性及其失稳破坏形式均有不同程度的影响。     

FBG传感器进行PHC管桩负摩阻力监测的研究

目前,针对实际工程中预应力高强混凝土(PHC)管桩的负摩阻力现场实测研究几乎未见报道。为了揭示PHC管桩的负摩阻力特性,填补此类桩现场负摩阻力量测试验的空白,研究光纤布拉格光栅(FBG)传感器在PHC管桩桩身上的安装工艺及保护措施,并对某建筑基础的4根承受新近填土产生的负摩擦阻力作用的工程桩桩身应变进行长达21个月的监测,分析在上部结构荷载以及负摩阻力共同作用下桩身轴力的分布形式及其变化特征。试验结果表明:PHC工程桩负摩阻力下拉荷载的实测值显著大于我国现行《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)理论计算值,说明现行理论方法尚有待改进;在软硬分布不均的地层中,负摩阻力和正摩阻力可能交替出现,理论计算中如何考虑这类情况值得研究;沥青涂层的涂抹质量和如何避免施工破坏是确保其能否有效降低工程桩负摩阻力的关键。     

预应力锚固抗滑桩内力计算有限差分法研究

指出目前现有预应力锚固抗滑桩内力计算方法的缺陷。基于普通抗滑桩内力计算的地基系数法原理，提出了计算预应力锚固抗滑桩全桩内力的有限差分法，详细推导了有关的计算公式。编写了计算和图形处理程序，可对全桩进行整体分析，无需象现有方法那样，将桩分为滑动面上、下两部分分别考虑。引用工程实例，将预应力锚固抗滑桩与普通抗滑桩进行了比较，不但从理论上揭示了预应力锚固抗滑桩的优越性，而且表明有限差分法计算速度快、精度高，可对桩的各种工况进行数值模拟，不失为分析预应力锚固抗滑桩内力的一种简便而适用的方法。对该工程的监测表明，计算结果令人满意。     

基于非参数统计Hoek-Brown准则的参数敏感性分析

Hoek-Brown强度准则能正确反映岩体强度,描述岩体非线性破坏特征,但其参数获取存在人为因素,数据离散,不利于理论分析和数值计算。基于此,在对不规则Hoek-Brown屈服面处理并数值实现的基础上,提出用非参数统计方法研究Hoek-Brown参数敏感度,用Matlab实现拉丁抽样,借助一巷道模型,研究了参数对其围岩变形的敏感性,得到各参数的敏感度大小顺序,说明围岩塑性区和弹性区的变形受控因素不同,围岩塑性区的变形与GSI值的相关性最大。     

水平梯形分布荷载桩双参数法的数值解

为提高现有水平梯形分布荷载桩设计计算水平，提出了地基系数按双参数抗力模式表达下的水平梯形分布荷载桩位移和内力计算的有限差分数值分析方法，并详细推导了桩身位移的差分格式。基于这些公式，编制了全桩位移、内力及侧土抗力的计算和图形处理程序，可适用于滑坡抗滑桩和深基坑悬臂支护桩的设计计算。算例表明，该方法方便可靠，当有限差分段划分得足够小时，可使数值解接近于真实解。通过调整地基系数进行试算．可实现桩身位移和内力计算结果与实测或实际值较好吻合，从而为有试桩资料的条件下反算地基抗力系数提供了一种验算方法。计算程序的自动图形处理有助于桩身结构设计的优化和经济效益的提高。     

不同应力路径下旋转硬化方程的统一表示及验证

在收集到的大量试验数据的基础上,结合旋转硬化表达式,提出一个适用于不同应力路径下的旋转硬化表达式,该公式中共有两个参数,通过理论分析得到这两个参数的确定方法。将该公式导入修正剑桥模型来模拟土体在不同加载路径下的应力应变行为,将模拟结果与试验结果进行对比,结果显示,采用该旋转硬化表达式的各向异性本构模型得到的结果与试验结果均吻合较好,从而验证了该旋转硬化表达式的合理性。     

考虑张拉与剪切破坏的土坡稳定数值分析

论述边坡失稳是滑动土体受张拉和剪切的复合破坏行为,而不是单一剪切破坏的结果,并探讨适用于岩土材料的张拉Mohr-Coulomb剪切复合破坏准则.在采用现行只含单一剪切破坏材料模型的大型有限元程序进行土坡稳定分析时,可通过二次程序开发加入此张拉-剪切复合破坏材料模型,或在数值计算中以剪切破坏区与张拉破坏区刚好连通作为边坡失稳破坏判据2种方法来考虑土体的张拉破坏.采用有限元法和快速拉格朗日有限差分法对7种形式的土坡进行了数值模拟分析与比较.计算结果表明,在考虑土体张拉-剪切复合破坏条件下,2种数值计算方法的分析结果相当.由于土体的抗拉强度小于抗剪强度,因而在不考虑土体的张拉破坏条件下,计算所得边坡稳定安全系数均可能较理论结果偏高1%～10%,故在边坡稳定分析中考虑土体的张拉破坏是必要的.同时,获得了这7种形式的土坡失稳时,对应张拉-剪切复合滑动面形状的规律性认识,可用来检验其他边坡稳定分析法所搜索到的最危险滑动面的合理性.     

现场模拟水平分布式滑坡推力的抗滑桩试验研究

为较真实地揭示全埋式抗滑桩在水平分布式滑坡推力作用下的受力和变形性状,依托福建省浦南(浦城-南平)高速公路金斗山大型滑坡治理的一根工程抗滑桩进行了现场大型推桩试验,利用抗滑桩施工现场自行设计的试验槽,通过5台液压油泵控制5排共计10个千斤顶对该桩分别近似按三角形、矩形、抛物线形施加水平分布荷载,以模拟滑坡推力的可能分布形式,实测了抗滑桩的内力和变形。试验结果表明:对于设置在滑坡体某级平台上的全埋式抗滑桩,为大截面人工挖孔桩施工安全而构筑的桩顶钢筋混凝土挡土护墙和桩身护壁可显著减小桩身最大正弯矩,有利于提高抗滑桩的实际承载力,如能在现行设计中考虑这些积极因素,将使抗滑桩的设计更为科学合理;当作用在抗滑桩上的滑坡推力较小,滑动面较浅时,因不同分布形式的合力作用点位置变化不大,使桩身锚固段弯矩的变化不大,因而在设计计算中对滑坡推力分布形式假定的不同,对结果的影响不大。     

摩擦型群桩工作性状的数值分析

利用三维数值模拟法建立与一室内群桩模型相同的模型,在对二者结果分析对比基础上,建立了与实际工程中相近的摩擦型独立单桩和低承台群桩模型,用数值模拟手段揭示了二者工作性状的异同,结果表明:相同条件下,二者的荷载-沉降曲线、侧摩阻力的发挥均不同;群桩基础中荷载并非平均分配到各基桩上;群桩侧摩阻力在桩端附近存在增强效应,在桩身上部存在削弱效应等。这些规律都与已有的理论认识或实测结果相符,说明方法用于摩擦型群桩工作性状的分析是可行的,并可供群桩基础设计计算参考。     

Numerical and theoretical verification of modified cam-clay model and discussion on its problems

Isotropic consolidation test and consolidated-undrained triaxial test were first undertaken to obtain the parameters of the modified cam-clay （MCC） model and the behavior of natural clayey soil. Then, for the first time, numerical simulation of the two tests was performed by three-dimensional finite element method （FEM） using ABAQUS program. The consolidated-drained triaxial test was also simulated by FEM and compared with theoretical results of MCC model. Especially, the behaviors of MCC model during unloading and reloading were analyzed in detail by FEM. The analysis and comparison indicate that the MCC model is able to accurately describe many features of the mechanical behavior of the soil in isotropic consolidation test and consolidated-drained triaxial test. And the MCC model can well describe the variation of excess pore water pressure with the development of axial strain in consolidated-undrained triaxial test, but its ability to predict the relationship between axial strain and shear stress is relatively poor. The comparison also shows that FEM solutions of the MCC model are basically identical to the theoretical ones. In addition, Mandel-Cryer effect unable to be discovered by the conventional triaxial test in laboratories was disclosed by FEM. The analysis of unloading-reloading by FEM demonstrates that the MCC model disobeys the law of energy conservation under the cyclic loading condition if the elastic shear modulus is linearly pressure-dependent.