轴对称柱坐标系下固结模型的建立及应用

为模拟井点抽水引起的圆形基坑内外土体位移和地下水位的变化,建立了轴对称柱坐标系下的饱和-非饱和土固结模型,不仅考虑了固结过程中地下水流动引起的饱和度和相对渗透系数的变化以及土骨架变形引起的孔隙率和饱和渗透系数的变化,还考虑了地下结构物的变形特性。基于上述模型,通过模拟圆形基坑抽水-水位恢复试验,研究地下连续墙对水头和土体位移的影响;另外,以上海世博500 k V地下输变电站基坑的抽水试验为例,模拟圆形基坑降水过程,将本模型的数值结果与其他计算结果对比,从而验证模型的准确性和实用性。     

不同荷载速度下弹性土体中排桩的隔振效果分析

利用Muki和Sternberg的虚拟桩法,分析了不同荷载速度下弹性土体地基中排桩对移动荷载引起振动的被动隔振效果。首先由积分变换推导弹性土体表面受移动荷载的自由波场解、内部受圆形均布简谐荷载作用下的基本解,再根据基本解与桩土变形协调条件,建立了频域内土—桩的第二类Fredholm积分方程。最后通过求解积分方程与相应的积分逆变换得到时间域内评价隔振效果的振幅比。通过与已知文献结果比较,验证本文方法的正确性。数值结果表明:荷载速度对排桩的隔振效果有一定影响:当移动荷载小于土体的剪切波速时,随荷载速度增加排桩的隔振效果会降低,然而当荷载速度大于土体的剪切波速后,部分区域的隔振效果较好。     

半空间饱和土中的圆形孔洞对稳态剪切波的散射

采用复变函数和多级坐标的方法并借助在非耗散情况下的Biot波动理论,对半无限饱和土中稳态剪切SV波在一个圆形孔洞周围的散射和动应力集中的问题提出了一种近似求解分析方法。其中利用一个半径很大的圆弧来逼近半空间的直边界,将半空间直边界问题转化为曲面边界问题。首先将饱和土中的Biot波动方程解耦成Helmhotz势方程并预先写出问题波函数的一般形式解,再利用边界条件并借助复数傅立叶级数展开把问题化为求解波函数中未知系数的无穷线性代数方程组,通过变换不同的条件组合,得出半空间的圆形孔洞周围的动应力集中系数的数值解的分布和变化情况。由具体算例及分析可知:本文方法对研究与稳态剪切波有关的散射问题是可行的,并对工程实践有一定的指导作用。     

水平简谐荷载作用下饱和土中群桩的动力反应

研究了在水平简谐荷载作用下饱和土中群桩的动力反应问题。半空间饱和土采用Biot提出的三维波动原理,将桩看作是一维的弹性杆单元,采用Hankel变换及数值逆变换得到饱和土的基本解。利用桩土之间的变形协调条件和叠加原理得到饱和土中群桩的第2类Fredholm积分方程,采用动力相互作用因子的方法计算群桩在水平荷载作用下的动力阻抗,给出了群桩的阻抗、弯矩以及孔压的数值结果。该方法可用于计算层状饱和土中群桩的水平动力反应问题。     

海底管道局部冲刷的二维数值模拟研究

建立了一个定常流下二维管道冲刷的数值模型。流场模型通过求解时均N-S方程,结合RNG湍流模型进行封闭。床面剪切力采用壁面函数方法。泥沙运输模型分别考虑了推移质和悬移质两种运输方式。数值模型工况采用了Mao(1986)室内实验。结果表明,本文建立的模型能准确地模拟冲刷深度以及轮廓变化。     

三维波浪作用下土体动态响应

由于波浪和海洋土的特殊性,使得波浪诱发海床土体的动态响应机理非常复杂。本文采用有限元软件建立了三维波浪作用下的海床动态响应计算模型。波浪是以Navier-Stokes方程作为控制方程,并采用VOF法进行自由表面追踪来准确模拟海洋表面波浪运动。土体部分基于Biot动力方程,考虑土体骨架的加速度,以及孔隙水位移的速度场(u-p模型)来研究海床的孔隙水压力和有效应力的变化情况。通过与文献中的结果比较验证本文方法的有效性,并对渗透系数、饱和度和波高参数进行研究。研究结果发现:土体参数对海床的孔隙水压力和有效应力有显著影响。     

基于GDS的非饱和砂质粉土的三轴试验研究

利用高级静力三轴试验仪器(GDS)对气压沉箱施工现场具有代表性的第5层砂质粉土进行了非饱和土固结不排水三轴试验(CU)研究。研究了在孔隙水压和孔隙气压共存条件下砂质粉土的抗剪强度、有效应力路径和应力应变关系等物理力学参数的特性。试验结果表明:砂质粉土非饱和强度在低吸力范围内,有效内摩擦角近似为39°,而有效黏聚力c'加基质吸力(ua-uw)产生的黏聚力约35.7kPa。由于基质吸力的存在,非饱和土的强度参数略有提高。为气压沉箱的刃脚结构设计和周边土体的沉降计算提供了可靠的物理力学参数。     

北仑电厂循环水泵房基坑监测分析

介绍北仑电厂循环水泵房基坑采用逆作法施工的现场监测实例。对基坑开挖过程中地下连续墙体变形、钢筋应力、土压力及沉降进行实时监测。从分析结果来看,围护结构的变形控制在允许范围内,且对周边环境影响较小,说明本工程采用逆作法施工相当成功,达到了预期的效果。     

深基坑支护系统的选择及监控实例

介绍了太原地税局办公楼基坑支护结构的设计与监测情况。计算采用弹性抗力法和弹性地基梁有限元法。对支护结构的位移、钢筋应力、土压力以及周边地表沉降等进行了观测，并分析了影响基坑变形的主要因素。     

波浪作用下层状海床孔隙水压力响应的计算方法

采用Biot动力理论研究波浪荷载作用下层状海床孔隙水压力动力响应问题。土体位移和孔隙水压力采用2个标量势和一个矢量势表示。利用Fourier变换将Biot动力方程解耦成势函数表示的Helmholtz方程。利用边界条件及层状土层间连续条件,推导出传递、透射矩阵(TRM),进而得到位移、孔压、应力在变换域内的基本解,利用Fourier逆变换得到时域内的结果。给出了具体算例分析波浪和土层性状对孔隙水压力响应值的影响。