任意角度水平向荷载下现浇X形桩力学特性研究(Ⅱ):截面应力分布
摘要：基于现浇X形桩在任意方向轴惯性矩控制方程和异形几何截面特性以及地基反力法的基本原理,分析X形桩在任意水平向荷载作用下截面应力分布规律及其控制参数变量对截面应力集中现象的影响规律,并与同等情况下等周长和等面积的圆形桩、方形桩的力学特性进行对比分析,提出考虑截面应力分布的X形截面设计最优化设计形式,为X形桩截面形式设计提供参考依据。研究结果表明,等面积情况下,X形桩截面的应力随着外包圆直径的增大而减小,随着开弧间距和开弧角度的减小而减小;等周长情况下,X形桩截面的应力随着外包圆直径的增大而减小,随着开弧间距和开弧角度的减小而减小。实际工程中建议外包圆直径可以取0.5～0.7 m左右,开弧间距取0.1～0.2 m左右,开弧角度采用110o～130o左右。自然与饱水条件下异性结构面的剪切特性研究
摘要：利用室内剪切试验装置,开展不同正应力、自然与饱水条件下岩体异性结构面的剪切试验,分析异性结构面的剪切变形和强度特性,利用JRC-JCS抗剪强度力学模型将试验结果与计算结果进行对比分析。结果表明,(1)异性结构面的剪切变形曲线属于弹塑性残余变形类型。相比自然状态试件,饱水试件的弹性区减小,较早进入峰值区或塑性区;(2)异性结构面的剪切刚度均随法向力的增大而增大,但同一正应力下饱水试件的剪切刚度要小于自然状态的剪切刚度,在低法向力下尤为显著;(3)水对岩体异性结构面剪切强度参数有不同程度的弱化,尤其对内摩擦角的劣化明显;(4)只要计算参数选取得当,并考虑实际岩体的受力及水等情况,JRC-JCS计算模型可以为实际工程岩体的结构面强度提供较为准确的参数。刚性桩复合地基的主动土压力分析
摘要：桩足够长、桩间距不大于6倍桩径的刚性桩复合地基中,在桩间土内部的剪切力和桩土间摩擦力共同作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,且随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增加。基于刚性桩复合地基的这一特点,紧邻刚性桩复合地基开挖基坑且基坑底高于刚性桩桩底时,得出刚性桩复合地基上的附加荷载作用在支护结构上的主动土压力可以简化为倒三角形,最大主动土压力作用在刚性桩桩顶平面与支护结构相交处,随深度增加,主动土压力迅速衰减至0。实践表明该计算方法比较符合工程实际。夯实水泥土桩复合地基有效桩长与桩身强度关系试验研究
摘要：通过室内模型试验,实测得到水泥土材料的破坏形式、夯实水泥土桩复合地基桩土荷载分担比、桩土应力比、桩间土深层变形等承载及变形性状。给出了文中试验条件下,给定桩身强度的夯实水泥土桩复合地基的有效桩长或有效复合土层厚度,认为设计夯实水泥土桩复合地基时,应考虑桩身强度对承载力的影响桩体,设计应以桩身强度控制,使由桩身强度确定的单桩承载力大于(或等于)由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。唐-曹高速公路软土的微结构特征研究
摘要：对软土地基处理技术研究己成为改善投资环境、加快环渤海地区建设、科学合理利用土地资源的重要研究课题。软土地基处理方法的科学合理与否,关键是从软土本身的结构特征揭示出影响软土变形和强度的本质因素。以唐-曹(唐山市至曹妃甸)高速公路通过地区的沉积软土为研究对象,综合海积软土的基本物理力学性质和微结构特征建立软土微结构量化参数。通过室内综合实验和理论分析,对海积软土微结构与宏观力学性质关系进行系统地研究,对海积软土的结构强度与工程效应进行论证,提出以建立在分维分形理论基础上的孔隙结构因子作为衡量海积软土结构强度和破坏趋势的综合性参数,且可以在求解先期固结压力的同时定量地确定土的结构强度,值得同行借鉴。等应力增量比路径下接触面应变软化模型
摘要：等应力增量比路径单剪试验条件下,部分土体与结构接触面表现出明显的应变软化和剪胀特性。基于广义位势理论,将土与结构的接触面问题看作应力空间上的二维问题,势函数取法向应力和切向应力,用塑性状态方程取代传统的屈服面,建立等应力增量比路径条件下的土与结构接触面应力-应变软化模型。采用指数函数,拟合单向压缩试验中法向应力与法向应变的关系,采用复合指数函数,拟合应力比与切向应变的关系,采用另一复合指数函数,拟合法向剪胀分量与切向应变的关系。通过对拟合函数进行微分,确定模型中待定系数的求解方法。结合试验结果对模型进行验证,模型拟合效果良好,具有一定的合理性。爆炸挤淤作用对海相软黏土压缩特性的影响
摘要：浙江漩门三期围垦项目中采用爆炸挤淤置换法进行筑堤工程,为了对爆炸置换后海堤的固结沉降预测及稳定性评价提供可靠的试验参数,取爆炸前后地基范围内的海相软黏土,进行一维压缩和各向等压固结试验,并对该地区软土的压缩变形与结构特性进行初步研究。试验结果表明,海相软黏土存在一定的结构特性,表现出与其重塑土不同的性质;通过引入孔隙指数的概念,研究该地区软黏土的结构性,证实土体结构性的存在是其压缩特性不同于重塑样压缩曲线的内在原因,在高压力范围内其压缩曲线趋近于固有压缩曲线。爆炸挤淤作用对海相软黏土产生较强的扰动效应,也对其基本物理性质与压缩特性均产生重要影响;扰动效应造成软黏土的结构屈服应力降低,结构强度下降,采用新定义的结构破坏比来定量评估爆炸挤淤作用对海相软黏土结构性的破坏程度,可为爆炸挤淤置换法处理软基的海堤工程提供一定的理论基础。非饱和黄土非线性K-G模型试验研究
摘要：K-G模型较之E-μ模型有较好的优越性,每个参数都能与土的剪切模量或体变模量直接联系,便于岩土工程的非线性理论和计算分析。以西部甘肃永登非饱和黄土为研究对象,进行大量不同湿度下的非饱和黄土常规三轴试验,获得不同初始饱和度下的K-G模型参数,进一步研究这些参数随初始饱和度的变化规律,建立模型参数和初始饱和度的相关表达式。在实际工程中,用测得的非饱和黄土的湿度指标,就可以得到黄土的K-G模型参数进行非饱和黄土的增湿数值模拟计算分析,避免吸力的量测和计算,具有一定的工程实际应用价值。高温后花岗岩巴西劈裂抗拉实验及超声特性研究
摘要：采用非金属超声检测分析仪和液压伺服试验系统装置,研究不同温度(25℃～1 000℃)作用后花岗岩的超声特性,分析不同温度条件下花岗岩的劈裂抗拉强度。结果表明,(1)高温后花岗岩的纵波波速、超声波形以及劈裂抗拉强度都与温度的变化密切相关;(2)随着温度的增高,花岗岩试样的纵波波速和劈裂抗拉强度逐渐减小,经历1 000℃高温后,纵波波速下降90%,劈裂抗拉强度下降65%,并且,纵波波速和抗拉强度间存在一定的相关性;(3)超声波波形随温度升高由整齐变混乱,由密集变稀疏,尤其在800℃波形变化最明显;(4)花岗岩试样的热损伤不断增加,经历1 000℃热损伤后,试样的脆性增加,变得轻脆易碎。结构性土二元介质本构模型及破损率影响因素的研究
摘要：岩土类材料是非均质的具有微缺陷的天然材料,岩土破损力学将岩土材料抽象成由结构块和结构带组成的非均质二元结构体。破损率演化方程反映了岩土材料在外部荷载作用下,结构块向结构带动态变化程度的过程。从细观尺度上分析结构性土体变形、破坏过程发展机制,揭示土体在荷载作用下结构块向结构带转化的过程。最后,针对杨陵黄土,通过三轴剪切试验,研究围压、含水率对破损率演化规律的影响。研究结果表明,单参数模型的破损率与围压和含水率没有关系,使从实验上证明参数模型的破损率是大主应变的函数。考虑应力状态的悬挂式防渗墙-砂砾石地基管涌临界坡降试验研究
摘要：悬挂式防渗墙-强透水地基所处的应力状态,对其管涌等渗透变形发展过程影响明显。利用自行研制的新型土与结构物接触剪切渗透仪,开展不同应力状态下悬挂式防渗墙——缺乏中间级配的管涌型砂砾石地基的渗流-应力耦合管涌试验研究。结果表明,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基的管涌临界渗透坡降影响巨大,围压越大,管涌临界渗透坡降越大,基于试验结果,建立了由围压表示的管涌临界渗透坡降线性经验公式。研究成果体现了渗流-应力耦合效应对防渗墙-砂砾石地基渗透稳定性的影响,可为确定深厚覆盖层中悬挂式防渗墙的合理贯入深度提供重要的理论依据。预应力管桩抗震性能试验研究
摘要：为研究预应力管桩的抗震性能,采用振动台通过对管桩-土-上部结构模型在不同地震波作用下的试验,分析研究管桩桩身产生的应力、应变、弯矩及位移沿桩身的分布、最大弯矩产生的位置、桩与承台的受力及破坏特征,得出地震作用下管桩桩身弯矩最大值的产生位置为距离桩顶5～6倍桩径处,在El-centro波、LWD波和正弦波工况下,桩-上部结构体系的加速度反应在高度上呈现"K"型分布等反应规律及特征。简谐振动荷载下锚杆加固岩质边坡的受力分析
摘要：基于块体动力学方法,考虑简谐振动地震波作用,根据Pseudo-static分析原理建立动力荷载下的锚杆支护边坡简化模型,采用解析方法对求得谐振作用下沿滑移面滑移的边坡破坏运动解以及锚杆内力解的表达式,在此基础上,提出可适用于抗震设计的锚杆受力解答。通过锚杆支护边坡的参数影响分析表明,地震波的频率对破坏体的滑动位移幅值有较大影响,在锚杆加固边坡设计中应避免免引起共振现象;锚杆间距对位移振动幅值影响也较大,随着间距的增大,位移幅值也增大;当锚杆间距一定时,随着坡高的增大,边坡滑动位移幅值增大幅度相较其他参数影响较小;随着边坡岩石边坡角度的增大,位移幅值也随之增大,下边坡角度从60°增大到90°时,位移幅值由7 cm增大到25 cm;上边坡坡度超过25°时,位移幅度急剧增大,在设计和施工中应当引起重视。堤外水位升降条件下非稳定渗流模型试验研究
摘要：建立堤坝饱和-非饱和渗流测试系统,对在水位骤升和水位骤降条件下堤坝进行试验研究。主要测试堤坝模型内各点的非饱和基质吸力,同时观察记录试验过程中实验室内的气温和湿度,探讨水位升降条件下非饱和区负压的变化规律及其影响因素。研究发现,堤坝模型中各点的吸力不仅与水位变化、各点所处的位置有关,同时也受大气温度、湿度、蒸发等外界环境因素的影响;水位变化因素占优还是蒸发因素占优,决定着堤坝非饱和区负压的变化发展方向。通过测斜数据预判测斜管失效的分析方法研究
摘要：岩土测斜仪已广泛应用于现场土体和结构物的变形监测,其工作原理是通过测量测斜管的变形以反映监测对象的变形,用于工程的稳定性和安全分析。当工程的稳定和安全受到威胁的时候,往往伴有局部过大的变形现象发生,这可能造成测斜探头不能放入测斜管内,使测斜管失效、关键数据缺失。为预判测斜管失效的可能性,提出5种方法确定测斜管局部变形曲线的曲率或折角,并与测斜管失效时的极限曲率或极限折角进行对比,分析失效的可能性。通过某基坑开挖工程1根测斜管失效的实例分析,对比所提出方法的适用性,从中推荐五型值点单点约束拟合双圆弧法,用于判别测斜管失效。软土三轴剪切蠕变试验研究及模型分析
摘要：将数字图像测量技术运用于三轴剪切蠕变试验,试验结果表明,土粒间水膜厚度对土的蠕变有很大的影响,不排水时,试样土颗粒间水膜保持不变,土的黏滞系数基本为一定值,土的流变变形较大;排水时,随着水的排出土体发生固结硬化,土颗粒间水膜变薄,土的密度增大,黏滞性增强,流变变形较小。在排水条件下,加载瞬间孔隙水压力会持续上升产生Manadei-Cryer效应,整个过程历时约10 min。随着偏应力水平的增加,试样发生鼓胀变形,进而形成剪切面发生剪切破坏;受排水路径的影响,剪切面通常位于试样偏下部位。对比数字图像测量方法和试样排水体积换算法在获得剪切应变时的试验结果,表明试验过程中试样变形的不均匀会导致排水体积换算法在计算剪切应变时产生较大误差;Singh-Mitchell模型很好地描述土的剪切流变特性,确定参数时两种方法得到的参数相差不大,偏应力水平较低时可采用排水量换算法进行确定。开口管桩竖向承载力时间效应研究
摘要：时间效应是指管桩沉桩后承载力随休止时间的提高。统计分析发现单桩承载力每时间对数的增长范围为15%～29%。桩基承载力的增长源于桩侧土的固结、触变恢复、老化以及蠕变和土壳效应,基于此提出管桩承载力时间效应3阶段理论模型,并建立基于固结理论的开口管桩承载力时效解析计算模型。计算表明,摩擦型开口管桩承载力随时间的相对增长速度随土塞率近似呈线性增长;完全非闭塞的摩擦型开口管桩承载力的相对增长速度高出闭口桩约10%。考虑下卧层特性的复合地基荷载传递规律模型试验研究
摘要：为研究存在下卧层复合地基的荷载传递规律,进行多组复合地基室内模型试验。针对不同桩径、垫层厚度和下卧层厚度等工况进行试验,得到增大桩径不能提高桩体的承载力发挥度;复合地基的设计要充分考虑垫层和下卧层对荷载传递的影响一系列有益的结论。试验结果表明,复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力和荷载分担比的分布及发展过程,可为复合地基理论研究提供一定的依据,并对其设计起到一定的指导作用。
