天津市承压含水层条件下地下连续墙深度优化

对天津地区多个建筑基坑及地铁基坑观测发现,长时间大深度降水时,在较大的深度范围的土层内都存在越流现象,并且出现较大的地表沉降。基于对天津市市区各处基坑勘察报告的对比分析,利用天津市区典型工程地质条件,采用考虑降水井瞬态降水的三维有限差分数值模型进一步研究,根据突涌计算得到基坑底部水位降深,对不同地连墙深度条件下的5~25 m深基坑进行减压降水,得到渗流场结果后采用分层总和法计算基坑周边变形场。计算结果表明,降水开始后3~10 d内,水位趋于稳定,基坑外沉降在10~20 d发展较快;并且随着地连墙入土深度的增加,基坑外沉降减少;基于计算结果,提出针对不同环境安全等级条件下的地下连续墙深度优化方案。     

软物质力学:行为特性、理论模型和测试方法

软物质已成为物理学、化学、材料、力学和生命科学重要的前沿研究课题,在技术和生产上有广阔的应用前景,是国际上普遍重视的多学科交叉研究领域,更是通向研究生命体系的桥梁。软物质力学是力学的一个新兴方向,其研究对推动多学科的交集协同发展有着极其重要的作用。然而,软物质组成复杂,常是多相集合体,且往往涉及与硬物质的界面相互作用,其运动和变化规律与一般流体和固体迥异。软物质中结构单元之间的作用力弱,在一般流体和固体中作用较小的力,如表、界面作用力、范德华力等,可能在软物质中起到主导作用,传统的流体/固体理论已无法全面刻画软物质所呈现的许多独特现象。软物质的本构关系比较复杂,涉及到流变、大变形、熵等新概念。目前,除了软物质物理、化学、生物等相关研究以外,研究者们开始从力学的角度对软物质的行为特性及其理论分析模型与测试方法进行深入探索,在生物力学、界面和接触力学、胶体力学、实验力学等领域取得了丰硕的成果。近几年来,学者们对生物组织、细胞和生物大分子、水凝胶、形状记忆聚合物、活性软材料、柔性电子器件、颗粒、液晶等多种软物质体系进行了力学分析、模拟及实验,探索了软物质微结构形成的物理机制和动力学引起的新生长规律。也有学者将软物质的不稳定性和自组装行为用于开发低成本、高性能的新材料和新设备。还有许多学者考虑学科交叉,从新的角度研究软物质材料,将连续介质力学中的本构关系、计算技术和建模方法引入到软物质模拟计算中,实现对软物质的自组装行为及表面不稳定性的理论分析,并将综合的力学测试方法和技术带入到软物质力学实验中,实现对软物质复杂力学响应的小尺度性能测试。本文论述了软物质材料的力学行为及特性:包括复杂力学响应、自组织行为和表面不稳定性及其相关研究进展;重点讨论了软物质在生物力学、界面和接触力学、胶体力学和实验力学等力学领域的研究发展;对软物质力学的发展前景做了展望,提出了值得进一步研究的方向,以期推动国内软物质力学学科的发展。     

邻近结构埋深对开挖前抽水引发基坑变形影响

基坑开挖前抽水施工可引起较明显的基坑围挡偏移,并进而诱发围挡后方地层运动,坑外紧邻地下结构对土体运动的阻隔将导致变形规律复杂多变.为探明坑外既有地下结构对开挖前抽水引发基坑变形的影响规律,基于工程实测资料开展了 一系列数值模拟研究,以紧邻地下结构埋设深度与坑内降水深度为主要变化参数,对比了各工况下降水引起的基坑变形模式...     

承压含水层局部降压引起土体沉降机理及参数分析

在天津地区几个场地开展了承压含水层抽水试验,观测到承压含水层局部降压过程中其上覆土体出现“上小下大”的沉降规律,其下卧土体出现隆起现象。采用考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合数值模型的分析进一步表明,承压含水层局部而不是大面积降压过程中其上覆弱透水土层在没有产生明显水位下降时,可产生“土拱效应”,土拱区内部土体出现附加拉应力,进而发生张拉变形;而承压含水层下卧土体的隆起则是由于下卧弱透水层中地下水向上渗流产生的渗流力所致。进一步地分析了不同竖向补给条件及不同场地条件的承压含水层长期局部降压过程中土体沉降规律,揭示了不同情况下承压含水层局部降压引起的土体最大沉降位置。不论承压含水层竖向补给条件如何,不论承压含水层短期降压还是长期降压,当上覆弱透水层的渗透系数在其特征范围内变化时,对承压含水层进行局部降压,其上土层中最大沉降位置均出现在有水位降深的土层顶板处。由于分层总和法不能考虑成层土中承压含水层局部降压时其上弱透水土层的空间效应,若基于单井或小范围群井抽水试验反演沉降经验系数,并采用分层总和法分析不同深度土层沉降时,将导致承压水局部降水引起的地表以下土体的沉降被低估。     

基坑工程长期地下水回灌控沉应注意的几个问题

地下水回灌正被广泛用于基坑工程中以减小由于基坑降水而引起的坑外沉降。然而,如果回灌设计及操作过程不合理,该方法恐将无法成功控制环境变形,反而会带来不利的工程环境效应。文章提供了某基坑工程长期地下水回灌案例,通过对基坑施工及回灌过程中坑外水位及建筑物沉降的长期观测,得到水位及建筑物沉降随时间的演化规律,阐明降水-回灌作用下建筑物沉降发展的机理。在此基础之上,总结基坑工程长期地下水回灌控沉应注意的几个问题,并提出一系列措施以帮助工程人员更好地利用回灌来进行沉降控制。     

降水井错位布置对基坑预降水引发围护结构侧移的影响

基坑开挖前预降水是富水地层中深基坑施工的一项重要施工步骤,其引起的围护结构及周边地层变形可以达到cm级。然而,传统基坑设计理论与相关研究未提出基坑预降水引发基坑变形的控制方法。本文提出了一种降水井错位布置的方法用于控制预降水引起的围护结构变形,指出可使距离围护结构越近的降水井相对越深、相邻降水井间距相对越小。数值计算结果表明,这种方法相对于常规抽水方式(等间距等长布置降水井,同时或随意开启)而言,可以改变预降水过程中坑内渗流场分布,使得在围护结构附近出现指向围护结构的渗流迹线,从而限制了预降水过程中背离围护结构的坑内土体水平位移的发展,最终起到减小围护结构侧移的作用。若合理地对降水井进行错位布置,可较大程度限制基坑预降水引发围护结构的侧移。     

基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建（构）筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小,发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移,并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程,结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型,研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明,基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结,从而导致墙体发生侧向位移,同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。     

大面积基坑开挖前预降水对支护墙变形的影响研究

首先基于工程实测,研究了大面积宽基坑土方开挖前群井预降水对支护墙变形的影响,实测到基坑开挖前降水引起的最大支护墙侧移达到15 mm,约为该基坑变形报警值的47.6%;并发现对于排桩支护墙,在支护侧布置降水井,可以起到减小坑内降水引起支护墙侧移的作用;然后开展了35个常见工况的三维流固耦合有限元数值计算,研究了基坑宽度对支护墙变形的影响规律及其机理。结果表明,宽度较大基坑在同一预降水时间和深度条件下将发生更大幅度支护墙侧移,而在通常的预降水深度(0~20 m)条件下,对于宽度为20~40 m的地铁基坑,降水引起的支护墙最大变形及其增量均对基坑宽度的变化十分敏感,而对于宽度大于40 m的基坑,在同一降水深度条件下,支护墙最大侧移仅有较小的差别。而引起上述规律的机理可用降水过程中基坑中轴两侧土体侧移的叠加效应强弱来解释,基坑宽度越小,降水过程中坑内土体侧移叠加效应越明显,最大支护墙侧移就越小。     

口腔医学中的超声加工技术

根据口腔医学领域中使用的不同加工材料(活体牙、颌骨、植入金属及各种类型的齿科陶瓷)，分别介绍应用超声加工技术(包括超声铣削加工、超声磨削加工、超声表面光整加工和超声切割等)的现有处理方法及其加工仪器和工具的特点，最后展望其发展趋势。