海洋工程中桩身自由站立稳定性影响因素分析

由于海洋工程中的钢管桩具有直径大、桩壁薄和超长的特点,桩的自由站立稳定性分析是桩基设计的重要组成部分。结合海洋工程的设计实例,借助三维非线性有限元分析方法,考虑桩身变形的几何非线性特性,研究了桩身倾斜度、支撑情况以及水平荷载等因素对桩身自由站立稳定性的影响规律,并将线性分析方法和非线性分析方法得到的结果进行了比较。     

开挖卸荷状态下深基坑变形特性研究

深基坑开挖时因为卸荷作用会引起土体强度一定程度的降低,土体强度的降低会引起支护结构上土压力的变化,利用卸荷前土体强度指标进行土压力计算势必会小于实际情况,从而导致土体及支护结构变形计算值与实测值有一定的偏差。在深基坑开挖时,仅采用施工监测等手段进行事中控制是不够的,必须预先对变形值的发展规律做出模拟和预测。为探索深基坑开挖时,卸荷作用对基底土体和侧向土体强度特性和变形特性的影响规律,结合天津富力响锣湾大型基坑开挖,对开挖过程中土体基底回弹情况、支护结构以及周边土体的变形情况进行了全过程监测,利用试验结果数据计算出天津市富力响锣湾大型基坑开挖项目的卸荷强度参数,为后续数值模拟计算参数的选取提供了依据;利用ABAQUS有限元软件建立了三维数值模型,分别采用原状土的强度参数和卸荷参数对开挖过程中土体基底回弹、支护结构以及周边土体的变形情况进行了模拟,研究了两种情况下土体基底回弹、支护结构以及周边土体的变形规律,并将有限元模拟结果与监测结果进行了对比。研究发现,本工程土体卸荷后的扰动区在基底以下3～4 m范围,强度折减可达到20%～35%,根据卸荷比确定了周边土体强度折减为10%～15%;有限元模拟结果与实测值基本一致。通过分析可以看到,考虑基坑开挖卸荷作用是符合工程实际情况的,因此,建议在深基坑开挖设计时考虑土体的卸荷效应。该分析方法可为同类深基坑设计提供参考。     

考虑中主应力影响的吹填土结构强度研究

通过真三轴试验,以天津吹填软土为试验材料,研究了三向受力条件下土体结构强度变化特点.试验结果表明,结构屈服应力与结构强度随中主应力增大呈非线性变化,在b=0.5 ～0.75之间会出现峰值,随着中主应力的增大结构屈服应力点对应的应变量逐渐减小.在三向应力作用下,膨胀变形不利于结构性的保持,压缩变形对结构性保持有利.     

天津港地区土层剖面随机场特征参数的估计

天然地基或人工地基在形成过程中,不同位置的土由于成因相似,其物理力学特性指标具有空间自相关性,这种空间自相关性可以用随机场理论进行研究。为估计天津港地区土体物理力学性质的空间随机场特性,采用了现场钻孔取样、静力触探等方法获取了大量的描述土体物理力学性质的参数。由于静力触探试验能够连续取样以获得足够多的数据来进行随机场分析,文章主要应用静探数据检验了该地区土性指标的平稳性和各态历经性,指出应用Vanmarcke的随机场模型对土性指标进行分析具有可行性。本文的创新点在于探讨了天津港地区随机场模型的建立方法并应用改进的完全不相关距离方法估计了天津港地区典型土层剖面的随机场特征参数。为随机场理论应用于天津港地区岩土工程可靠度分析打下了坚实的基础。相同的方法可用于其他地区土层随机场特征参数的估计。     

不同布置形式的排桩隔振效果的数值分析

迅速发展的高速铁路带来方便的同时也会对周围地基造成振动影响,对于以排桩作为隔振措施的研究目前多处于理论分析阶段。本文将列车行驶引起的荷载等效成可以应用在有限元计算中的Fourier表达形式,并应用ABAQUS软件建立了排桩隔振系统的三维有限元计算模型。应用控制变量法分析桩长、桩间距、桩身材料、双排桩距离和交叉布置排桩对隔振效果的影响,为施工设计提供依据。     

爆炸荷载作用下土中爆坑形成的数值模拟

利用爆破产生能量可进行软基处理,但不同药量、不同药包埋设深度下爆坑形态和土体属性变化会存在差异。采用基于欧拉法的爆炸流体动力学数值模拟技术对土中爆破问题进行了分析,结果表明,最终爆坑形态与已有试验成果具有较好一致性;爆坑直径与药量和埋药深度存在一定的非线性关系;爆炸荷载在近域传播与冲击波类似,随着远离药包中心,则表现为应力波特征;随埋药深度增加,爆破挤密效果明显,但浅层爆破对土体挤密效果有限     

碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基的机制研究

高原湿地软基的突出特点是含有地质条件很差的泥炭层。采用碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基是一个新的尝试。在有限元分析的基础上,给出了碎石桩联合土工格栅复合地基处理高原湿地软基的受力、变形特征与作用机制,结果表明,碎石桩可以加快软基的排水固结,提高地基的承载力,土工格栅的主要作用在于限制路堤的侧向位移和减小差异沉降。     

轴对称主动土压力问题的滑移线解

地基中竖向孔支护结构的设计需要以其所受主动土压力为依据,为此常需计算竖向孔开挖后孔壁主动土压力。含竖向圆孔地基是轴对称问题,基于平面应变假设的经典朗肯土压力理论或库仑土压力理论显然不适用,而现有求解轴对称条件下主动土压力方法多采用完全塑性假定或其他假定环向应力与大主应力之比（环向压应力系数?）为常数的方法,理论上不够严谨且误差较大。建立轴对称问题滑移线方程,采用使主动土压力为最大的目标的方法,采用迭代法求解环向压应力系数?,分析了?受土体参数和轴对称竖向孔几何参数影响规律,进而求解轴对称竖向孔孔壁主动土压力的精确值,理论上更为严谨,结果更为合理,并对比平面应变条件下的土压力结果,总结了轴对称条件下主动土压力的规律。     

波浪荷载作用下软土强度软化的加固处理

为加深长江口航道,在上海港附近的海洋软土地基上建造了防波堤。防波堤为重力式结构,采用预制半圆形混凝土沉箱。施工期间一场风暴潮的袭击导致部分已安装好的沉箱失稳破坏。本文对取自现场的原状土样进行了动三轴试验研究,结果表明：堤坝失稳是由基础下方的软土层强度弱化引起的。在此基础上设计了地基加固方案,采用打设竖向排水板联合堆载预压的方法提高地基软土的强度。在随后的强风暴下防波堤保持了较好的稳定性,证明这种地基处理方法是有效的。     

结构性吹填软土蠕变模型研究

以天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理的吹填软土为试验材料,对原状土及其重塑土基本性质与蠕变特性进行了试验研究。试验结果表明：经过真空预压处理后的吹填软土同时具有结构性和蠕变性,结构性的存在,对土体蠕变具有重要的影响。在修正的剑桥模型的基础上,对其进行改进,使其考虑结构性的影响,并以此作为蠕变屈服函数,建立了考虑结构性影响的吹填软土半经验半理论蠕变模型。计算结果表明,该模型符合结构性吹填软土实际,可在工程实践中应用。