黏土中箱筒型基础防波堤静力失稳破坏模式和承载力研究

箱筒型基础结构是适用于软土、大波浪荷载的新型防波堤结构。通过离心试验研究了箱筒型基础结构的静力失稳破坏模式和承载力特性,以及地基土体强度、波浪力作用高度对其影响规律。研究表明,箱筒型基础结构的荷载与转角、水平位移和竖向位移关系曲线有弹性变位和失稳破坏两阶段,但土体强度较大时,竖向位移不出现失稳破坏。随着弯矩的增大,结构转动中心从海床面以上向地基中移动,达到弯矩承载力时,转动中心深度位于桶底端附近。土体强度较小、波浪力作用高度较低,结构失稳的变位模式为转动和竖向位移;波浪力作用高度增大,失稳的变位模式为转动、水平位移和竖向位移的模式;土体强度增大至44.5 kPa,变位模式为转动和水平位移的模式。土体强度相同时,结构的弯矩承载力随着水平承载力的增大呈线性降低;波浪力作用高度相同时,弯矩承载力随着水平承载力的增大呈线性增长关系。研究结果揭示了箱筒型基础结构失稳破坏规律和承载力特性,并为结构优化设计提供参考。     

半无限空间饱和土一维热固结精确积分解

基于Coussy提出的饱和多孔介质热–水–力耦合理论,给出考虑热渗效应和等温热流效应的饱和土热固结耦合控制方程,然后通过正弦和余弦变换方法,结合Hamilton-Cayley定理,给出了两类任意非齐次边界条件下,半无限空间饱和土一维热固结精确积分解的求解方法,避免了Laplace变换处理复杂边界问题时的数值反演。最后,通过算例验证了本文解析解的正确性,并分析了半无限空间表面透水或不透水时,饱和土体在季节性温度荷载作用下的温度、超静孔压和位移响应特性。结果表明:温度、超静孔压和位移受季节性温度荷载影响而呈现周期性波动,表面不透水情形的土体超静孔压和位移响应明显高于相应的表面透水情形的土体响应。     

软土中打桩挤土对桩承载力的影响分析

饱和软粘土地区进行预制桩沉桩施工时,因挤土效应在桩周土体内部产生了较大的超静孔压,同时桩周围土体受施工影响受到一定程度的扰动,导致基桩承载力降低。通过研究群桩沉桩施工对桩周土体的扰动以及超静孔压的变化,得到了桩侧摩阻力与单桩极限承载力随时间变化的规律,并分析了负摩阻力对单桩承载力的影响。     

真空荷载作用下劈裂效果分析

采用自行研制的模型试验装置进行不同喷气压力和有无真空作用下土体的气压劈裂室内模型试验,研究真空荷载对土体劈裂效果的影响。试验结果表明,气压劈裂使土体产生裂隙,裂隙集中于喷气口深度处,裂隙使得超静孔隙水压力呈三阶段规律,即孔压骤升并产生裂隙阶段、停止喷气后孔压迅速消散阶段和缓慢消散阶段。对比不同喷气压力和有无真空作用下气压劈裂试验结果发现,超静孔压峰值随着喷气压力的增大而增大,真空荷载使得超静孔压峰值变小;裂隙排水时间随着喷气压力增大而增大,为20~30 min,裂隙排水约占超静孔压峰值的70%,真空荷载加快超静孔压消散速率;抽真空过程中喷气劈裂应采用低压短时脉冲方式。     

基于极限平衡法的箱筒型基础防波堤稳定性分析

箱筒型基础防波堤是一种适用于软土地基和深水波浪条件的新型港口与海岸工程结构，依靠沉入地基中的筒型基础维持结构稳定。根据箱筒型基础防波堤极限状态下的结构运动模式，考虑箱筒型基础防波堤的三维空间几何特性、受力特点、极限状态转动点的位置等因素，建立了箱筒型基础防波堤稳定性计算的极限平衡法，通过与有限元结果对比，相互验证了正确性，与有限元法相比，极限平衡法计算速度快，效率高，更方便工程应用。结合天津港防波堤延伸工程，对箱筒型基础防波堤的稳定性进行了分析。结果表明，基础筒高8～10 m时，天津港延伸工程中的箱筒型基础防波堤的抗滑、抗倾和竖向承载力均具有较高的安全度。     

作用于防波堤上波浪荷载的离心机模拟

随着港口码头向深水大吨位化的发展,新扩建防波堤逐渐向深水区延伸,防波堤受到的波浪荷载强度越来越高,当堤基位于海底软黏土层上时,由于地基承载力低,往往考虑轻型防波堤结构,在某一防波堤延伸段工程中就推出了薄壁箱筒型基础防波堤新结构。然而,这类轻型防波堤能否经得住设计波浪荷载的作用以及它的性状为工程师所关注,故希望通过土工离心模型试验,在高速旋转的离心力场中模拟作用于防波堤结构上波浪荷载作用,观察其动态反应特性。根据电磁激励器原理研制开发了一套非接触式循环波浪荷载模拟器系统,能提供不同频率、幅值高达1200 N的不对称周期性往复荷载,满足了波浪荷载模拟需要。文中随后介绍了该装置在箱筒型基础防波堤结构与地基的波浪荷载作用试验中的应用,试验测量了防波堤结构的水平变位、沉降和倾斜以及地基中孔隙水压力等性状反应,基于模型试验结果,探讨了波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤的破坏模式,结果发现,主要破坏模式为防波堤倾斜过度而失稳或水平变位超出容许值而发生侧向滑动破坏。     

离心模型试验中深水防波堤上波浪循环荷载的模拟研究

 研制离心模型试验中新型的非接触式循环荷载加载系统,用于模拟深水防波堤上的波浪荷载,解决了波浪荷载模拟研究中的消能困难、产生附加约束和附加质量以及难以模拟波谷反向荷载等问题,通过计算机控制加载,能够达到模拟风暴荷载的要求。开发动力离心试验的新测控系统,包含高速数据采集、低通数字滤波去除噪声和干扰、改进比例积分微分(PID)加载控制、控制信号生成等功能模块,优化动力离心试验中加载控制和数据采集的功能。通过在离心模型试验中对箱筒型基础防波堤施加非接触式波浪荷载的作用,表明该加载设备可精确、稳定地施加不同的波浪荷载,并可任意调节波浪荷载幅值。得出波浪荷载作用下箱筒形基础防波堤的动位移特征：动倾角的累积值和幅值均有一定的增长,水平位移量以幅值增大为主,而竖向位移量以累积值增大为主;箱筒形基础防波堤主要表现为振动–摇摆耦合运动模式。     

考虑施工方向影响的静压桩挤土效应观测与分析

通过对静压沉桩过程中桩周土体位移和超静孔压的观测,详细分析桩周土体位移和超静孔压的分布情况及随时间的变化规律。观测表明:已压入桩存在明显的遮幕作用,迎桩面的土体位移和超孔压均远大于背桩面;软硬交错的成层地基土可能产生上、下反方向的位移,使已压入桩发生反向挠曲,产生不利影响。因此静压桩施工必须重视施工方向和成层地基的影响。     

饱和黏土中热交换桩承载力特性模型试验研究

在28℃,28℃→55℃,28℃→55℃→28℃三种工况下,开展宁波饱和黏土中热交换桩承载力特性模型试验研究,先对桩土加热(降温),再进行静载荷试验,测定土体的温度和孔隙水压力、地表沉降及桩顶位移、桩身轴力和荷载–沉降试验数据,研究土体的热固结过程及桩负摩阻力的形成机制;其次,以模型试验为原型,利用Abaqus软件建立了考虑热流固耦合作用的桩–土有限元模型,将计算结果与试验结果进行对比验证,进而讨论温度对桩身轴力和桩侧摩阻力的影响,结果表明:加热升温后,桩、土发生膨胀变形,土中出现超静孔隙水压力;随着孔压的消散,土体发生热固结现象,且其固结沉降量大于桩体沉降量,地基最终表现为沉降变形,而桩侧出现下拉荷载,产生负摩阻力;随温度的升高,沿深度方向,桩身轴力衰减,热固结后土体的强度有所提高,桩侧摩阻力增大,单桩极限承载力随温度的升高而增大。     

土体气压劈裂的室内模型试验

气压劈裂是向岩土体中注入高压气体形成裂隙,增加流体的流动通道,从而提高低渗透性土体的渗透系数。通过室内模型试验探讨了土体在高压气体作用下的响应及劈裂现象。试验结果表明,向土体中喷入高压气体会在土体中生成超静孔压,超静孔压大小与喷气压力相关;超静孔压较大时,土体发生气压劈裂,生成的裂隙又为超静孔压的快速消散提供了通道,大部分超静孔压在裂隙闭合前消散;随着超静孔压的消散,裂隙随之减小,但不会完全闭合,留存残余微裂隙。     

浮筏基础在软土地基上的应用

本文通过一个工程实例 ,介绍了在软土地基上利用地表硬壳层进行浮筏基础设计的原理和方法 ,并提出了下卧软土层容许承载力是可以提高并加以利用的     

深基坑开挖对临近建筑物浅基础影响分析

为研究深基坑开挖对临近建筑浅基础的影响,采用有限元软件ABAQUS模拟基坑开挖过程,对临近建筑物条形基础的位移与应力变化进行研究。研究表明,基坑开挖会导致建筑物有整体向基坑所在方向倾覆的趋势,基坑开挖深度越大,基础远近两侧的沉降差值越大,倾覆趋势越明显。随着基坑开挖深度的增加,基础的沉降量增大,基底应力增大。随着地连墙刚度的增大,基础的沉降及远近两侧沉降差减小,地连墙刚度较大时,增加刚度的作用就不再明显。地连墙刚度降低,易引起基础底部与基础顶部的不均匀水平位移。     

浅谈天然地基基础抗浮问题

对于坐落在地下水位较高地区且带地下室的建筑来说,如果在设计和施工的过程中稍有不慎,地下水浮力对建筑产生的不利影响就会在工程施工或使用阶段显示出来,甚至造成不良后果。为引起设计人员对天然地基基础抗浮问题的注意,以实际工程为案例,介绍工程中出现的问题和采取的解决方案,并对此进行理论分析总结,与广大设计师们进行交流。     

桶形基础发展概况

介绍了一种目前应用于近海工程建筑物的新型基础--桶形基础以及它的由来和发展,阐述了桶形基础在土中的工作原理,总结了目前桶形基础在试验、理论研究和设计方面的现状,同时还介绍了桶形基础的施工方法,指出了桶形基础的应用前景.     

独立基础下CFG桩复合地基承载力取值

通过对现行JGJ 79-2012《建筑地基处理技术规范》中CFG桩复合地基承载力设计方法进行探讨和分析,指出对独立基础下CFG桩复合地基承载力计算存在的问题,给出其相对合理的计算方法,并提出相应的合理检验要求,为广大的结构设计工程师提供设计参考。     

地基与基础协同作用分析在确定地基方案中的应用

在工程地质条件较差的建设场地修建结构复杂的建筑物 ,其地基基础方案的选择比较困难 ,进行地基与基础协同作用分析 ,可以为地基基础方案的选择提供科学的决策依据     

夯坑基础 (六)——夯坑基础的基础本体设计

<正> 夯坑基础的基础本体主要有两类:一类是平底方截锥形浅基础,一类足锥形长基础。两类基础上部都可以设杯口或不设杯口。我们研究三类情况:带杯口的方截锥形浅基础;不带杯口的锥形长基础;带杯口的锥形长基础。一、带杯口的方截锥形浅基础杯形基础在荷载作用下的破坏,一般会产生两种情况:第一种破坏是基础下部在土反力产生的剪力作用下产生冲切破坏。这种破坏大约从柱下端起,与竖向成45°角方向发生,破坏面为锥形斜截面(见图29)。这是因混凝土斜截面上的主拉应力超     

复杂软土地基中桩基设计探讨

某钢厂炉卷主车间所在地基为一复杂软土地基,通过理论分析计算、现场试验,从地层分析、桩端持力层、桩型、桩径等方面详细介绍该车间厂房柱基桩和在线设备基础桩的设计过程,为复杂软土地基中桩基设计提供了一种设计思路。     

多层地下室基坑排水与底板防水施工

基坑排水的作用一是及时排走雨水;二是有组织地排走不断渗出的地下水,以防积水软化边坡坡角的土质,影响边坡稳定。基坑排水与底板防水施工间也存在着紧密的关系,通过建立完善的基坑排水系统,利用明沟、盲沟、集水井,采用重力降水,可使垫层下土层中饱和水分渗透出来,形成明水,并尽快排走,减少水分通过毛细作用蒸发,改善垫层含水率,尽可能满足防水层干燥施工条件。因此必须做好基坑排水施工方案,并严格按方案实施。     

基于软化地基和弹性地基假定的坚硬顶板力学特性分析

 传统矿压分析中将坚硬顶板下部软岩的支承作用简化为Winkler弹性地基,要较精确地分析覆岩的力学特性,该简化不能满足要求。鉴于软岩对顶板支承力峰位于煤壁前方的实际,对煤壁到支承力峰为软化地基、支承力峰前方为弹性地基支承的周期来压前坚硬顶板模型的力学特性进行分析。注意到软化地基与弹性地基交界处地基反力保持连续,是引入软化地基分析顶板问题的关键,提出一个软化地基支承力峰值确定法和2个支承力峰值精度验证法。据所提出的软化地基对顶板支承力表达式写出软化地基区段顶板挠度方程形式解,求得五段式顶板挠度方程形式解中全部积分常数。在算例中获得软化地基对顶板支承力峰值并对其精度予以验证,将分析结果与基于全弹性地基支承假定的顶板力学特性进行比较。得到如下认识：200～300 m埋深下全弹性地基支承假定的顶板在煤壁处受到的地基反力,是煤壁附近为软化地基支承的顶板在煤壁处所受地基反力的4倍。煤壁附近强大反力的支承使顶板弯曲程度小,弯曲范围小,弯矩峰超前煤壁的距离小,煤壁前方应变能储存区域及储存量小;软化地基支承的顶板在煤壁处的地基反力为前者的1/4。煤壁附近反力小使顶板通过加大弯曲程度和弯曲变形范围去抵抗顶板上覆荷载,这使得弯矩峰值和弯矩峰超前煤壁的距离有较大增加,煤壁前方应变能储存区域和储存量大为增加,顶板挠度比全为弹性地基支承的顶板挠度有全面、大幅度增加。煤壁前方顶板弯矩峰位置与顶板超前断裂距有关,基于软化地基和弹性地基假定计算的顶板弯矩峰位置,与现场监测到的顶板断裂位置接近,相应的顶板的内力、应变能和挠度特性描述,比基于全弹性地基支承假定的顶板力学特性更为贴近实际。