不排水条件下抗剪强度空间变化边坡稳定性分析

在正常固结黏土或弱超固结黏土边坡稳定性分析中,常常假设不排水抗剪强度cu随深度线性增加,而在水平方向上保持不变。然而,由于应力环境、沉积条件和风化作用等因素的影响,不排水抗剪强度可能同时沿着水平向变化。研究了不排水强度随深度线性增加,且沿水平向变化的边坡稳定性。引入强度变化倾角i来描述水平向强度变化特征。基于极限分析上限定理,给出了破坏机构内外功率计算公式,并求得稳定系数表达式。利用编程优化求得稳定系数的最优解答。探讨了抗剪强度空间变化特性对边坡稳定性和临界滑动面的影响。研究表明,当边坡坡度较缓,倾角i对于边坡稳定性影响较为显著;随着倾角i的增大,滑面深度逐渐增加。本文解答对于开挖边坡设计及施工具有一定的指导价值。     

不排水强度的空间变异性及单桩承载力可靠性分析

对于土性随深度变化的情况,讨论了不排水剪切强度cu空间变异性的随机场概率统计模型.由于现有的土层随机场模型都是针对平稳随机场,即土性的随机分量的,所以首先要用回归的方法分离出趋势分量来,然后才能对随机分量进行模拟.认为在进行岩土工程可靠度分析时,不仅要考虑抽样所带来的误差,还要考虑土性本身的空间变异性.并用不排水剪强度cu的变异性来计算粘性土中单桩承载力的方差,旨在阐明随机场理论在岩土工程可靠性分析中的应用.最后用一个算例作了具体说明.     

应变速率对粘土不排水抗剪强度的影响

由于流变特性的影响，饱和粘土的不排水抗剪强度与加载速率有关。应变速率对粘土不排水抗剪强度的影响程度通常采用应变率参数（应变速率增长10倍下不排水抗剪强度的增长率）来反映。国外大量的试验结果表明这个参数为8％～20％，而大部分在12％左右，并且超固结比、固结状态、试验类型对应变率参数P的影响并不明显。介绍了一个用来研究应变率参数P的各向异性弹粘塑性本构模型，在这个本构模型的基础上推导得出了应变率参数P的理论表达式。实际上，只要是采用滞后变形理论构建的流变本构模型，都可以推导得出这个公式。这个公式从理论上证明了应变率参数与固结状态、试验类型的无关性。众多试验结果表明，对于大多数粘土，压缩指数与次压缩指数的比值大都为0．03～0．05，代入公式中ρ的计算结果为7．2％～12．2％。试验中所得到的高达20％的数值与灵敏性土在结构破损明显阶段所具有较高的压缩指数与次压缩指数的比值有关。计算结果与一些试验结果的对比表明了这个表达式的可靠性。     

软土抗剪强度指标的变异性

引入土层剖面随机场模型 ,把土性参数的点变异性和空间变异性联系起来。利用上海地区 1 7个典型场地的直固快剪试验资料的统计结果 ,提出土层抗剪强度指标点变异系数的置信区间 ,建议在可靠度分析中使用置信上限估计值并考虑空间平均后的折减效应。     

静力触探在土层压缩模量及软土不排水抗剪强度计算中的应用

静力触探在工程勘察中的应用已较普遍,发展至今该检测手段在推进装置、量测记录系统等方面均日趋完善,在对其成果的分析与处理方面也积累了不少经验,本文试图对静力触探在计算地基沉降及确定软土不排水抗剪强度方面的应用作一些探讨。     

基于机器学习的土壤不排水抗剪强度模型研究

土壤抗剪强度在岩土工程中扮演着重要的角色,通常需要结合原位试验和实验室试验来进行测定。为了减少大型工程项目对繁琐且昂贵的实验室试验的依赖,探究了5种机器学习模型(人工神经网络、支持向量机、高斯过程回归、随机森林、XGBoost),利用静力触探试验数据来预测土壤不排水抗剪强度,以评估机器学习技术对减少实验室试验需求的潜力。结果表明,在5种模型中,XGBoost(R²=0.76,MAE=10.79,RMSE=15.45)与ANN(R²=0.76,MAE=10.87,RMSE=15.49)表现最出色,具有预测土壤不排水抗剪强度的潜力。然而,模型在组10折交叉验证中表现不佳,这表明尽管模型在训练时能够很好地处理特定场地数据,但在没有特定场地数据的情况下,泛化能力受到限制,凸显了准确描述土壤异质性的挑战。     

基于CPTU的土体不排水抗剪强度研究

文中采用孔压静力触探（CPTU）探头对某地区黏土进行了不排水抗剪贯入模型试验,并采用CEL大变形数值模拟方法模拟CPTU探头在土体的贯入过程中造成不同深度土层的变形过程。分析模型试验结果和数值模拟结果发现,在贯入试验中,当土体距离CPTU探头较远时,土体的水平位移较小,影响范围约为3B,CPTU探头贯入深度相同的情况下,在CPTU探头下1B的深度,土体会产生最大的形变;在CPTU探头贯入过程中,数值模型在CPTU探头贯入的初期和后期出现了两种不同的破坏模式。采用文中建立的方法对文中模型试验进行计算发现,文中模型试验为第一种破坏模式。     

部分排水剪切时土的抗剪强度

建立了剪切时存在部分排水条件下土的抗剪强度与总应力强度指标理论式,分析了部分排水时土的抗剪强度确定与模拟问题。     

饱和黏土不排水抗剪强度特性研究

饱和黏土的不排水抗剪强度(s_u)是海洋工程地基稳定性验算必备的参数,该参数的准确性对工程安全至关重要。室内等向固结三轴压缩试验(CIUC)是工程中获得s_u最普遍的方法。随着对海洋土工程特性认识的加深及国际设计方法的引入,s_u的室内测试方法种类增加,但不同方法测得的s_u存在差异。针对天津滨海黏土开展不同固结方式、剪切方式以及不同超固结比(OCR)条件下的三轴压缩、三轴拉伸和静单剪(DSS)试验,分析比较了不同试验方法得到的s_u,并揭示了导致同一种土体s_u产生差异的原因,建立起不同试验方法测得的s_u之间的定量关系。在此基础上结合修正剑桥模型提出了可以预测不同试验方法s_u的计算公式。     

基于三剪统一强度准则的太沙基地基极限承载力

基于三剪统一强度准则考虑中间主应力影响的特点,对太沙基地基极限承载力计算公式进行了修正。在修正式中,强度准则中的中间主应力效应参数b对地基极限承载力有影响。算例分析表明:当地基土的内摩擦角较大,b取其较大值时;当地基土的内摩擦角较小,b取其较小值时,修正式都能较好地反映地基极限承载力的真实情况。     

Modified ultimate bearing capacity formula of strip footing on sandy soils considering strength non-linearity depending on stress level

Most of the contemporary ultimate bearing capacity (UBC) formulas assume a linear yield function in shear stress-normal stress space. However, experimental investigations have corroborated the non-linearity in the failure envelopes of sandy soils. This study focused on the assessment of the stress level effect on the UBC of surface strip footings ascribed to the soil unit weight (γ), footing size (B), and uniform surcharge load (q). The rigid plastic finite element method (RPFEM) was employed for the analysis. The analysis method was validated against the centrifuge test results from the published references in the case of various sandy soils with different relative densities. The RPFEM, using the mean confining stress dependence property of Toyoura sand, is utilized in non-linear finite element analysis of model sandy soil. The normalized ground failure domains in the case of the non-linear shear strength model are gleaned smaller than those in the case of the linear shear strength one. The numerical results are compared with the guidelines of the Architectural Institute of Japan (AIJ) and the Japan Road Association (JRA). The modification coefficients are ascertained for the frictional bearing capacity factor (N_γ) and surcharge bearing capacity factor (N_q), and a modified UBC formula is proposed. The performance of the proposed UBC formula is examined against the analysis results and various prevailing UBC guidelines.     

底面为曲面基础地基极限承载力上限解

为了解决曲面基础作用于土体的极限承载力问题,改进了 Prandtl 机构和 Hill 机构,利用极限分析理论,得到了底面为曲面基础地基极限承载力的上限解;通过两者的比较,以及与底面为平面基础地基极限承载力的比较,所得的上限解大于处于地基表面的平面基础地基极限承载力的上限解,小于埋深为基础宽度一半的平面基础地基极限承载力的上限解,研究结果可供地基承载力设计及计算参考。     

基于叠加原理的地基极限承载力之误差分析

由于土体的非线性及计算模型不准确,常用的一些经典公式均存在着误差的现象,采用基于滑移线法的软件ABC计算了地基极限承载力,并与经验公式求得的结果进行比较,研究结果表明,采用叠加原理求得的极限承载力不一定始终偏保守。     

基于双剪统一强度理论的条形地基承载力计算

基于双剪统一强度理论和弹性理论的平面应变假设,对条形地基的承载力计算方法进行探讨。推导出了条形受荷地基承载力的计算公式,并对基于双剪统一强度准则与Mohr-Cou lomb准则的地基承载力计算结果进行对比分析,研究成果对合理确定地基承载力具有重要的理论意义与实用价值。     

复合桩基极限承载力的模糊可靠度分析

结合复合桩基工程实践，建立了复合桩基的极限状态方程，利用概率理论与模糊数学，建立了复合桩基失效的模糊概率公式，研究了先行设计安全系数法的可靠度指标。     

考虑参数空间变异性的无限长边坡可靠度分析

目前有关土体参数空间变异性对边坡稳定性影响的研究没有考虑抗剪强度参数随深度变化的影响。为此,提出了考虑土体抗剪强度参数均值随深度变化的无限长边坡稳定性概率分析方法。采用Karhunen-Loeve展开建立了表征土体空间变异性的随机场模型。探讨了考虑土体抗剪强度参数空间变异性时边坡失效概率和最危险滑动面的变化规律。最后,以无限长边坡稳定性概率分析问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明：土体抗剪强度参数的空间变异性对无限长边坡失效概率有明显的影响,边坡失效概率随土体抗剪强度参数相关距离的增加而减小。对于不排水黏性边坡来说,边坡不排水抗剪强度随深度变化越明显,边坡失效概率越小。边坡最危险滑动面大部分都位于边坡底部。对于摩擦/黏性边坡来说,随着边坡抗剪强度随深度变化的增强,边坡失效概率有先减后增的趋势。抗剪强度参数随深度变化不同趋势对最危险滑动面分布规律有明显的影响。不考虑抗剪强度参数均值随深度变化将会导致最危险滑动面最可能出现在边坡底部。     

地基极限承载力理论研究与分析

分析了常用的几种地基极限承载力理论和计算公式的优缺点及其适用范围,并提出了具体的改进设想,为今后的理论研究和工程实体的运用提供了借鉴和参考.     

基于抗剪抵抗机构的RC开洞剪力墙极限承载力分析

以建立基于抗剪抵抗机构和破坏模式的钢筋混凝土(RC)开洞剪力墙的极限承载力分析模型为目的,将开洞剪力墙的抗剪机构简化为:剪力墙洞口左侧倾角为θ2的斜向混凝土压杆a2、洞口右侧倾角为θ1的斜向混凝土压杆a1、混凝土压杆a1和a2范围内的纵横向分布钢筋四部分组成。基于剪力墙的压杆抵抗机构,推导了RC开洞剪力墙的极限承载力计算公式,并编制了计算程序,对20片不同配筋、不同几何尺寸和受力状态的RC开洞剪力墙进行了极限承载力分析,理论计算和试验结果吻合较好,可以得出该分析模型能够较好地反映RC开洞剪力墙的极限承载力特性,可供RC开洞剪力墙抗剪承载力验算参考。     

钢管树状柱的极限承载力分析

针对钢管树状结构在公共交通建筑中的广泛使用,选取几个典型的火车站树状柱结构形式,采用有限元软件ANSYS进行一、二阶弹塑性极限承载力的分析研究。通过有限元验证,分析树状结构极限承载力的变化,为工程设计提供指导。     

土体软化条件下条形基础地基承载力数值模拟

为克服材料软化导致的有限元网格敏感性难题,提出了一个压力相关隐式梯度塑性模型来模拟土体软化条件下条形基础地基承载力。通过引入微应变作为附加运动学变量,推导了包含高阶广义应力的微力平衡和经典动量方程,并基于热力学第二定律,将附加的微力平衡转化为宏观等效塑性应变与微应变耦合的Helmholtz方程。进一步建立能耦合位移和微变量的有限元算法,并通过软化材料双轴压缩试验模拟,验证了该算法在应变局部化数值模拟中的适用性。将建立的方法用于条形基础地基承载力特性模拟,并通过与理想弹塑性模型计算结果对比表明,土体软化将导致地基承载能力降低,破坏模式表现为失稳区域变小且塑性应变幅值增大。