砂土中锚板拉拔模型试验及其抗拔力计算

锚板基础因其具有良好的抗拔特性而广泛应用于各类岩土工程问题中。在不同密实程度砂土中采用不同几何形状的锚板进行小比尺拉拔模型试验,分析锚板型式及尺寸对上拔承载特性的影响。试验结果表明,相同直径和埋深比的螺旋锚与平板锚上拔承载特性无明显差别;相同埋深比时,直径为50 mm的锚板上拔承载力系数略小于直径为20mm锚板的上拔承载力系数,而其上拔破坏位移比明显高于小直径锚板。进一步根据破坏位移比与埋深比关系曲线确定中密及密砂中浅、深破坏模式的临界埋深比,同时结合已有试验结果假设两种破坏模式的滑裂面,利用极限平衡分析推导并给出两种破坏模式下上拔承载力公式;通过与41个拉拔试验数据进行比较,验证了所提理论公式的适用性及准确性。     

土工格栅在冻土路基中的应用及展望

冻土地区路基冻融病害的整治,一直被视为世界性的难题。现有的常规施工工艺和方法在冻土地区均存在着一定的局限性。土工格栅凭借其独特的网状结构和镶嵌咬合能力,在国内外岩土工程中得到了广泛的应用。本文基于土工格栅的加筋特性和现有的格栅加筋工程的实际经验,建议可选择土工格栅可对冻土路基冻融灾害进行防治,并分别针对冻土地区常见的冻胀、融沉及翻浆灾害问题,从理论研究和工程实践方面阐述了其具有一定的实际应用性,并对其进行了应用展望。     

黏土中条形锚板基础上拔极限承载力变分解法

针对均质饱和黏性土中锚板基础上拔承载力问题,当锚板基础处于破坏极限平衡状态时,运用Mohr-Coulomb屈服准则建立静力学平衡方程式,结合变分法原理得到锚板基础下方土体破坏滑裂面基本方程以及破坏滑裂面上正应力分布方程,进而得到锚板基础的极限上拔承载力。通过该理论计算分析了土体不排水强度、荷载偏心率及水平荷载对极限上拔承载力、破坏滑裂面以及承载系数的影响。结果表明,该方法适合锚板基础快速上拔情况,荷载偏心对上拔承载力的影响更大,当偏心率e<0.5时,上拔极限状态下锚板与底部地基土体不发生分离;同时,提出了考虑荷载偏心和水平力作用时锚板基础上拔极限承载系数公式。     

砂土中螺旋锚上拔承载特性模型试验研究

螺旋锚基础因其能够利用深层土体抗力且具有快速安装和承载的优势而广泛应用于各类岩土工程问题中。多锚片螺旋锚上拔承载特性受埋深、锚片间距、数量、土质条件等因素影响。相邻锚片相互影响导致土体破坏区域重叠,从而影响破坏模式和极限承载力,然而多锚片螺旋锚承载特性的理论及试验研究有限。针对砂土中螺旋锚锚片间距及数量对上拔承载特性及极限上拔承载力影响进行室内1g模型试验研究。结果表明,在中密砂及密砂中,单锚埋深比分别超过6.0和10.5时可认为是深埋锚。中密砂中深埋多片螺旋锚锚片间距在3.0D~4.5D时,各锚片承载能力能够独立发挥,承载量破坏模式发生;密砂中浅埋多片螺旋锚保证承载量破坏模式的锚片间距超过6.0D,但间距为6.0D时,螺旋锚发挥效率超过90%。增加锚片数量可适当提高上拔承载力,但当锚片数量增加使得锚片间距小于某一临界值时,柱状破坏模式发生,螺旋锚承载力不再增加;中密砂中此临界间距约为1.5D,密砂中临界间距约为2.0D。     

考虑部分排水和土体流变性影响的应变保持试验数值分析

旁压应变保持试验(SHT)是测定土体水平固结系数的有效原位测试方法之一。通常采用Clarke建议的步骤,由于包含了一些简化的假设而导致对固结系数的不准确地评估。以Drucker-Prager理想弹塑性模型为基础,利用有限元法模拟饱和黏土中SHT,分析了Clarke等固结时间因数曲线(根据Randolph和Wroth解)的适用条件,并考虑渗透性及应变加载率引起的部分排水的影响,对Clarke曲线进行修正,建议了误差曲线。进一步地采用Drucker-Prager理想弹塑性与土体流变的耦合模型模拟SHT,分析土体流变性对超孔隙水压力消散的影响。研究表明:土体流变对超孔隙水压力消散的影响,除了通过应力松弛改变边界应力水平而使超孔隙水压力下降,还通过改变超孔隙水压力的分布而减缓其渗透固结速度;渗透系数越小,土体流变性对超孔隙水压力的消散速度影响越明显。忽略土体流变性会高估水平固结系数,可高估几倍到数十倍。     

考虑土的塑性损失特性的劈裂灌浆压力研究

劈裂灌浆技术是堤坝加固领域的一个非常有效的方法。基于柱形孔扩张大应变理论,将劈裂灌浆的初始阶段视为无限土体中柱形孔扩张的平面应变问题。土体在初始灌浆压力作用下为理想弹性体;但随着灌浆压力的增大,假定土体发生塑性损伤大应变破坏,并服从广义SMP准则。通过相关的变参数计算,探讨了内摩擦角和粘聚力对灌浆压力的影响,为实际工程提供了理论依据。     

密砂中圆形锚上拔承载力尺寸效应分析

通过模型试验和有限单元法分析了密砂中圆形锚板上拔承载力的尺寸效应问题。分别对直径为20,50,400 mm的锚板在埋深比为2～6时进行拉拔试验,获得上拔力和位移关系曲线及极限上拔力。基于不同埋深比时板径与上拔承载力系数关系曲线,可发现:相同埋深比时,随着锚板直径增加,上拔承载力系数逐渐减小;且随着埋深比增加,此现象愈明显。考虑密砂强度随应变发展而出现的软化现象,对理想弹塑性Mohr-Coulomb模型进行改进,基于改进的模型对上述12个拉拔试验进行有限元数值模拟,同时与理想弹塑性模型模拟结果进行比较。结果表明:理想弹塑性模型严重高估锚板上拔承载力,而考虑土体软化的模型能够模拟锚板上拔过程中破坏面上土体强度逐渐发挥的过程,计算得到的极限承载力与试验结果吻合较好。尺寸效应产生的原因一方面由于应力水平对土体强度的影响,另一方面由渐进破坏引起;埋深比越大,随着锚板直径增加,周围土体依次进入破坏的过程愈加明显。     

季节性冻土中土工格栅加筋特性试验研究

针对东北地区典型粉质黏土,通过一系列土工格栅在冻土中的拉拔试验,重点分析了土壤含水率及冻融循环作用对土工格栅加筋性能的影响,并基于拉拔摩擦强度、表观摩擦系数、界面摩擦阻力和端承被动阻力等理论,对试验数据进行了详细分析。研究发现:含水率对土工格栅加筋效果存在明显抑制作用,含水率从20%提高至32%时,筋土界面摩擦阻力和端承被动阻力均减小60%以上。而当含水率一定时(w=24%),冻融循环作用反而提高了土工格栅的加筋效果,经历7次冻融循环后,土工格栅加筋效果增幅为30%左右,主要是横肋前端承被动阻力的提高,而筋土间界面摩擦阻力变化不大。上述试验成果可为土工格栅在冻土地区的推广应用提供一定的理论依据。     

松砂中螺旋锚上拔承载力及破坏模式数值分析

基于ABAQUS有限元软件,采用耦合欧拉拉格朗日法处理大变形问题,模拟松砂中锚板直径D=0.4 m,最大埋深H=12D,最大锚盘间距S=6D的18个螺旋锚上拔过程.分析锚盘埋深及间隔对上拔承载力及破坏模式的影响,并与已有理论公式进行对比.研究表明:很松状态的砂中,对于单锚盘螺旋锚,当埋深比H/D≤4时,破坏面以倒锥台形开展至地表,滑裂面倾角为5°～10°,将该倾角代入已有理论公式获得的上拔承载力与数值结果接近;当埋深比H/D6时,破坏面局限在地表以下,形似气泡状.对于双锚盘螺旋锚,当锚盘间距比S/D=6时,发生独立破坏模式;当锚盘间距比S/D4时,盘间土体破坏面为整体柱状,锚盘发挥效率较小,上拔承载力降低,因此建议螺旋锚间隔比S/D至少为4.     

氯盐对灌注桩混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响

复杂盐渍环境多种离子侵蚀灌注桩混凝土等现浇混凝土结构的腐蚀规律研究较少.文中对未经标准养护的混凝土试块进行全浸泡侵蚀试验,模拟混凝土灌注桩受硫酸盐及氯盐共同作用的侵蚀过程,探讨氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响.结果发现,混凝土试块受侵蚀的前7 d,其抗压耐蚀系数均高于1,之后呈现先增大后减小的趋势;侵入混凝土试块中的硫酸根离子随着侵入深度的增加逐渐减小,并且越向深处侵入混凝土内部的硫酸根离子含量衰减速度越快;氯离子的存在抑制了硫酸根离子在混凝土内部的扩散,且加速了硫酸根离子随深度的衰减速度.由于氯离子的先期反应阻碍了石膏型硫酸盐侵蚀发生,从而减少了硫酸盐对于混凝土侵蚀所造成的强度损失,氯盐含量低时效果最明显.