离心模型试验中界面土压力盒标定方法研究

在离心模型试验中,准确量测结构面上土压力的首要条件是采用合理的方法对界面土压力盒进行标定。本文首先使用砂雨法制备砂土土样,并考虑了出砂口尺寸和落距对制样结果的影响;然后在考虑温度变化,传感器上覆砂层厚度和砂颗粒粒径变化的情况下对BW-3型界面土压力盒分别进行了标定试验;最后将标定结果应用于相对密度为0.9的砂土静止侧压力系数测量当中。结果发现:40℃和20℃的温度变化对传感器测量结果的影响不大;砂标试验时,随着传感器上覆砂层厚度的增加,传感器输出电压的非线性趋势逐渐明显,土压力盒的标定系数逐渐增大;当采用不同颗粒粒径的砂对传感器进行标定时,标定系数与颗粒粒径的变化呈正相关趋势;通过测量不同土样的静止侧压力系数发现,土样K0值随着砂颗粒粒径的增加而逐渐减小,与Jaky公式计算结果对比证实了仅考虑有效内摩擦角计算土样K0值是不准确的。     

土石坝离心模型试验研究

以能量原理说明了土石坝应力变形问题，即变形场与渗流场耦合作用问题离心模拟相似的有效性，并由此得出相似判据Ｃσ＝１，Ｃε＝１和Ｃｔ＝１Ｃ＾１ｌ＝ｎ＾２，还引述了务坪水库心墙堆石坝的离心模型试验成果，该坝最大坝高５３ｍ，建筑在湖积软土层上，坝基处理采用振冲法。     

砂土中隧洞开挖稳定机理及松动土压力研究

 为减轻在砂土地层中开挖隧洞的支护难度，通过离心模型试验，研究了隧洞内支护压力与地层位移的关系，以及砂层稳定与破坏的机理。结果表明，在砂土中开挖隧洞，由于砂土的拱效应，隧洞拱冠以上砂土在远小于原位上覆土压力的支护压力下仅发生一定的位移而不致塌落；若允许地表面发生少许沉降，隧洞内支护压力可以比原位上覆土压力有较大程度的降低。文中对太沙基的松动土压力理论及计算公式进行了讨论， 用作者改进公式计算的松动土压力值与离心模型试验结果较为相近。     

基坑开挖钢管土钉支护设计

通过工程实例,介绍了基坑开挖过程中采用钢管土钉支护的设计计算方法。     

考虑各向异性的土压力离心模型试验研究

挡土墙后填土通常具有一定的强度各向异性,但目前的土压力计算方法通常将其简化为各向同性材料。为揭示强度各向异性对主动土压力的影响规律及其机理,采用椭圆形截面的金属棒堆积形成二维粒状材料,并针对这种二维粒状材料研制了主动土压力的离心模型试验设备与测试技术。初步试验表明,墙后填土的强度各向异性对主动土压力沿墙高的分布规律有一定影响。随填土沉积面倾角增加,主动土压力的合力作用点逐渐向挡墙底部靠近。此外,墙后主动土压力受填土强度各向异性影响的程度可能达到40%。     

降雨入渗作用下膨胀土挡土墙侧向土压力研究

膨胀土挡土墙在降雨时受侧向膨胀土压力的作用,容易发生失稳破坏。为深入认识降雨作用下膨胀土挡土墙发生变形破坏的机理,通过室内模拟降雨模型试验,对膨胀土挡土墙侧向土压力的变化规律进行了研究。研究表明:挡土墙后侧向膨胀土压力反应滞后于降雨,且在降雨初期呈顶部大、中间小的曲线分布形式,这容易导致挡土墙顶部产生剪切破坏;表层侧向土压力较深层的小,且较快达到稳定;深层侧向土压力在降雨之后随着雨水的下渗会产生递增,当其达到最大值后突然递减,这与深层土体浸水饱和产生软化有关。     

基坑开挖对邻近船闸的影响研究

采用有限单元法对排桩支护结构下邻近船闸的基坑开挖过程进行模拟,分析了已建船闸闸室墙及支护桩的位移、闸室墙后土压力及地基反力随开挖深度变化规律以及它们之间的相互关系。结果表明：邻近船闸基坑开挖时,维持墙后的土压力,可以避免闸室墙前、后趾处的地基反力相差过大,有效地减少其横向位移,以确保闸室墙的稳定。此结论可为工程的设计及施工提供参考。     

深大坑中坑基坑围护结构离心模型试验研究

圆形地下连续墙作为一种受力合理的围护结构,由于空间"拱效应"的存在,作用在拱圈上的土压力主要在地下连续墙内自身平衡,地下连续墙的水平位移相对较小。基于某深大圆形基坑工程实际,采用离心模拟技术研究基坑开挖过程中基坑围护结构的水平位移和弯矩分布规律。分析表明,基坑地下连续墙最大水平位移为11.6mm,位于上部基坑的中下部,并且随着开挖深度增大,墙体位移逐渐增大且最大位移点不断下移。研究成果可为圆形基坑开挖和支护过程中围护结构的变形规律分析提供参考。     

一个适用于深基坑开挖的三维各向异性模型

现场地基中的土体一般处于Ｋ0(土体静止侧压力系数)固结状态，基坑开挖时坑底土体在卸荷作用下有时会处于三轴拉伸状态。采用剑桥模型，因弹性区偏大，导致计算精度较差；采用关口—太田各向异性模型，实测资料表明预测的变形偏大，且屈服面上有奇异点。本文在修正剑桥模型基础上，提出了修正各向异性模型，然后利用变换应力法将修正各向异性模型从三轴试验的轴对称应力状态扩展至一般应力状态。新模型(三维各向异性模型)采用的SMP准则(松岗元“空间准滑面”准则)，与扩展Mises准则(米塞斯准则)相比，能较好地反映深基坑工程中坑底土体在三轴拉伸状态下的强度和变形特性以及土体的初始应力各向异性，预测的坑底隆起变形比较可靠。     

Calculation of passive earth pressure of cohesive soil based on Culmann's method

Based on the sliding plane hypothesis of Coulumb earth pressure theory, a new method for calculation of the passive earth pressure of cohesive soil was constructed with Culmann's graphical construction. The influences of the cohesive force, adhesive force, and the fill surface form were considered in this method. In order to obtain the passive earth pressure and sliding plane angle, a program based on the sliding surface assumption was developed with the VB.NET programming language. The calculated results from this method were basically the same as those from the Rankine theory and Coulumb theory formulas. This method is conceptually clear, and the corresponding formulas given in this paper are simple and convenient for application when the fill surface form is complex.     

深基坑双排桩支护体系及土体受力变形分析

以某双排桩支护基坑为工程背景,通过三维有限元和现场监测数据对比分析,探讨了双排桩桩身变形、桩身受力、坑外土体沉降,以及坑内、桩间、坑外土体的土压力变化规律。结果表明:双排桩前后桩身位移变化曲线基本相似,上部位移变化率大,下部变化率小;无论前后桩,桩身两个侧面轴向受力性状相反,桩身上半段内侧受压,桩的外侧受拉,向内受弯;下半段的内侧受拉,外侧受压,向外受弯;桩间土压力随深度先减小后增大,同时随开挖深度加深,土压力值增大;坑内和坑外土压力随基坑开挖深度增大,都基本呈线性单调变化,但坑内增大、坑外减小;分层沉降在基坑开挖面以上较大;沉降由双排桩水平位移和软黏土固结沉降引起;坑外总沉降量随离基坑距离增大先迅速增大后减小。     

不同开挖方式对软土区深基坑连续墙变形的影响分析

以上海地区某地下变电站深基坑工程为背景,根据工程实测数据分析基坑开挖对支护结构变形的影响规律。结果表明:基坑开挖过程中,连续墙的位移呈抛物线形,且位移值随着开挖深度增加而增加,但最大水平位移的位置始终保持在开挖面附近;基坑支护结构的变形受到明显的坑角效应影响。采用有限元软件Plaxis分别对该工程顺作法和逆作法施工过程进行数值模拟,通过分析比较得出不同施工方案对基坑变形的影响规律。将数值模拟结果与实测数据对比,分析逆作法施工方案的可行性与优势。     

重塑黏土恒压湿化变形试验研究

针对某重塑黏土,通过常规固结仪,研究了恒压下初始孔隙比、应力及初始饱和度对湿化变形的影响。试验结果显示,应力和初始孔隙比e对湿化变形影响明显,低应力下,变形随e的提高逐渐由膨胀变为压缩;高应力下,试样均发生压缩,压缩量随e的增大而增大;定量分析了湿化变形与应力和e之间的关系。试样湿化稳定时间t0受应力和初始孔隙比e影响明显,t0随应力的增加而增大;低应力下,t0随e的增加而增大,高应力下,t0随e的增加先增大后减小。初始饱和度Sr对湿化变形也有较大影响,低压应力下,试样膨胀量随着Sr的增加先减小后增大,可能存在"最优初始饱和度",使得变形量最小;高压应力下,试样压缩量随Sr的增加而减小,二者可近似用直线拟合。     

邻近基坑开挖及渗流条件下的主动土压力模型

邻近基坑开挖和场地渗流条件变化均会改变先期施工基坑支护结构所受的土压力,进而引起结构变形,然而目前较少有同时考虑以上两个方面的土压力计算模型。基于极限平衡法,利用邻近基坑开挖边界与对数螺线滑动面间的几何关系,引入土体有效重度和吸力随场地渗流条件变化的计算理论,建立了考虑邻近基坑开挖及渗流条件下的主动土压力计算模型,结合基坑监测数据验证了模型的可靠性与合理性。计算分析表明：当邻近基坑深度不变时,主动土压力系数随基坑间距的增大先呈线性变化,随后先增大后减小,最后保持不变。当基坑间距不变时,主动土压力系数随邻近基坑深度的增加包含两种变化类型,一类是呈现先增大后减小的“山坡型”,另一类则是增大后保持不变。场地降雨渗流及地下水水位升高都将使土中吸力降低,从而导致主动土压力增大。本文研究成果对邻近基坑开挖的受力变形分析具有理论参考作用。     

非对称异形基坑挡墙离心模型试验研究

随着坑中坑一类基坑数量增多及内坑规模增大,因设计低估内坑影响造成的基坑事故时有发生,坑中坑问题成为一个亟待解决的岩石工程问题。以南京梅子洲过江通道超大型地下交通系统工程为背景,通过离心模型试验分析内外坑间距对内外坑围护墙土压力及变形的影响。研究结果表明:随着内外坑间距减小,开挖完成后中墙外侧土压力逐渐增大,始终大于静止土压力,中墙外侧底部土压力接近坑外静止土压力;随着内外坑间距减小,开挖完成后中墙顶部左侧水平位移及右墙最大水平位移均逐渐减小,始终向坑内方向变形;土压力的变化与围护墙的变形较为吻合。