土钉支护技术现场测试及有限元分析

通过两个大型土钉支护深基坑工程的现场实测，测得了土钉应力分布、坡顶水平位移及土钉极限抗拔力，并用土工有限元程序ＰＬＡＸＩＳ进行计算，实测结果与有限元计算结果能较好地吻合。     

季节冻土对土钉支护的影响

北方地区每年开春时期基坑土钉支护事故比较多,这与季节冻土的影响有关。公路边坡永久土钉支护的应用越来越多,季节冻土地区需要重视土体冻融对公路土钉支护的影响。这方面的研究工作目前开展很少。本文结合国内外的土钉支护工程实例和国外研究成果,探讨季节冻土对土钉支护的影响机理,以期对土钉支护的设计与施工提供参考和借鉴。     

反映粗粒料应力路径相关性的一种应变硬化模型

粗粒料已成为山区高填方工程的主要填筑材料,建立能较全面反映其力学特性的本构模型,对高填方工程的模拟分析及安全评价具有重要意义。在已有大型三轴试验研究的基础上,通过将硬化土模型与修正剑桥模型相结合同时引入对数形式的非线性强度参数关系式,建立了一种简便实用的弹塑性本构模型。该模型不仅能考虑应力水平对粗粒料应力-应变关系、体变特性、强度特性的影响,还能较好地反映粗粒料的应力路径相关性,模拟复杂应力状态下的粗粒料的变形特性,并且相关参数通过常规三轴试验即可测定。最后通过与不同应力路径试验结果进行对比,证明了模型的合理性。     

紧邻既有建筑基坑有限土体主动土压力计算方法

当拟开挖基坑周边存在既有建筑物时,在基坑支护的挡土构件与既有建筑基础间土体宽度有限,此时土压力不能采用传统的朗肯理论或库伦理论进行计算。由于采用滑移土体为刚性体、墙土界面光滑等假设,此前针对该问题进行研究的文献未能很好反映实际情况。该文通过对挡土墙与既有建筑基础间的有限土体进行完整的受力分析,考虑了既有建筑基础与有限土体间的法向及切向相互作用力,建立了求解有限土体主动土压力的计算公式,并进行了适当的简化。与有限元计算结果的比较表明,该公式较以往的算法更接近于有限元结果,同时它还能考虑对墙土界面强度折减系数的不同取值。该文给出的简化公式形式较为简捷,精度较高,可方便工程技术人员对此类土压力问题进行初步计算。     

基-填界面开挖台阶对顺坡填筑高边坡稳定性影响研究

高填方边坡在山区机场和水利工程建设中大量存在,在基岩和填土界面处开挖台阶可以提高边坡安全性。通过Bishop方法和有限元方法,分别研究了在基-填界面上开挖台阶对提高无限长和有限长高填方边坡稳定性的贡献和机理。并以某西南山区高填方工程为例,分析考虑暴雨、地震情况下,开挖台阶对边坡稳定性的影响。开挖台阶是否能显著提高边坡稳定性需考虑台阶形状和基-填界面的相对强度（界面折减系数）的影响。当基岩强度较高且界面折减系数较小时,台阶开挖有利于提高稳定性;反之,界面折减系数越接近于1,台阶的作用越微弱。台阶位于坡脚时有利于增加边坡稳定性。暴雨与地震会使滑裂面加深,开挖台阶对稳定性影响趋势不变。     

冲击波作用下桩基础高层剪力墙结构附建人防地下室倾覆机理分析

利用大型通用有限元软件MSC.MARC和基于MARC平台开发的钢筋混凝土杆系纤维模型、土的修正D-P模型和桩土相互作用弹簧模型子程序,建立上部结构-地下室-桩-土系统整体计算模型,对核爆冲击波作用下高层剪力墙结构附建人防地下室的倾覆进行了数值计算,在此基础上分析了桩长、桩距和桩径等参数的影响。结果表明:桩基础大大提高了地下室的竖向约束和转动约束刚度,显著降低了地下室的倾覆反应,有利于高层建筑附建人防地下室的抗倾覆,可作为高层建筑附建人防地下室抗倾覆的主要措施。在满足正常设计要求基础上,桩长、桩距和桩径在一定范围内变化对地下室倾覆反应影响不大,可以忽略。     

基于非线性强度准则的土工结构安全系数有限元计算

将幂律型广义非线性强度准则应用到土工结构安全系数计算中,令土体强度逐渐降低,直至结构破坏,得到最终的安全系数,并开发了基于幂律型广义非线性强度准则的有限元强度折减法程序。该方法不需事先假设滑裂面,计算方便可靠,能适用于各种复杂地质条件。作为算例,该文分别采用线性和非线性两套指标计算了一常见高土石坝和一机场高填方边坡的安全系数。在线性指标下该文方法与PLAXIS内置有限元强度折减法计算结果一致,相对非线性指标,线性指标计算的滑裂面偏浅,计算的安全系数大小随线性参数的确定方法不同而不同。建议使用非线性强度指标计算高围压下土工结构的安全系数。     

不同应力路径下石灰岩碎石力学特性的大型三轴试验研究

为了解不同应力路径下,昆明新机场石灰岩碎石填料的力学特性及该填料力学特性受水影响的程度,采用大型三轴试验机,对该填料进行不同应力路径下的三轴试验及等σ′₃压缩应力路径下的干湿对比试验。结果表明:Δσ′₁≥0 时,围压和应力比k (即小主应力增量与大主应力增量的比值)增大,试件峰值应力及初始模量亦增大,但剪胀逐渐受到抑制;石灰岩碎石的剪胀及剪缩特性与应力路径有很强的相关性;石灰岩碎石的强度非线性特征显著,围压减小的应力路径下,试件剪切强度比等σ′₃应力路径下略低;水对石灰岩碎石的剪切强度、初始模量及剪胀性有较大影响。该文的试验成果可为构建考虑应力路径影响的高填方粗颗粒填料本构模型提供试验基础。     

一维传热方程瞬态问题解析解及其应用

探究路基及浅层土体的温度随深度的分布规律，对冻土区域路基的合理设计有重要意义。该文根据实际浅层土体温度边界情况，建立了一维传热瞬态模型并给出其解析解，通过与数值模拟及现场测试结果的对比验证了解析解的正确性。仔细考察介质分层情况下的热传导过程发现，传热问题在一定程度上存在与波动问题类似的现象，即在分层界面处有热传导的反射与透射，结合对解析解的分析及数值模拟，对此种“温度波”现象进行了论证分析，发现此种波总是伴有明显的衰减。此外，还探讨了解析解在冻深估计、有关模型试验中几何相似关系的确定、“覆盖效应”数值模拟等方面的应用。     

路基土体"时变覆盖效应"的数值模拟分析

针对寒区铁路路基浅层土体冻结状况变化时使其透气透水性(覆盖条件)改变,进而影响其内水分迁移、集聚乃至冻胀的现象,提出"时变覆盖效应"这一概念。基于非等温水热气耦合运移模型以及刚性冰模型,建立了对路基土体内水分迁移、冻胀发展进行模拟的数学模型。对时变覆盖效应下水分迁移与冻胀的一维问题进行模拟,揭示了时变覆盖效应下路基土体水分蒸发、迁移的规律。模拟结果显示,时变覆盖效应下,土体的冻胀量较全时完全覆盖条件下相比较小,但仍有可能对铁路设施造成危害。此外,该文还对土性、温差大小以及初始含水量对时变覆盖效应的影响进行了分析。