土石坝加固中混凝土防渗墙的应用

混凝土防渗墙是近年来在病险水库加固工程中应用较多同时又存在不少争议的一项技术。笔者利用三维快速拉格郎日数值分析的方法,对采用混凝土防渗墙加固土石坝的加固效果及其运行状况进行了研究,分析比较了刚性混凝土防渗墙及不同弹模的塑性混凝土防渗墙在稳定、防渗等方面的差异,为该项技术的发展应用提供了参考。     

土钉支护结构变形与稳定性关系探讨

土钉支护因其施工简单、造价低、工期短和施工技术成熟等优点,在工程中得到广泛应用,但目前其设计计算理论缺乏,且现行规范给出的变形允许值存在不足,如现行土钉规范（规程）仅是简单地规定一个变形允许值,没有结合基坑的特点、支护类型、周边环境等因素来规定,更没有将基坑的变形与基坑稳定联系起来综合确定其监测指标预警值等,因此,导致这种性价比很好的支护技术有减少应用的趋势。利用变模量强度折减法对土钉支护变形和稳定关系进行了探讨性研究,经大量的计算分析,给出了土钉支护的变形与稳定统一判定指标--位高比 ,且计算发现,同一种土质、同一稳定系数K对应的不同高度H的位高比几乎相等。给出了一定强度和一定深度土钉支护位移预警值和最大位移允许值,利用给出的表格,可直接确定其位移预警值和最大位移允许值,便于工程师应用,也为实际土钉支护结构确定变形预警值提供了参考。提出的方法不仅能够确定土钉支护结构变形值,且对类似支护结构确定变形值也提供了一种方法和思路,对推进基坑规范完善和改进具有一定的参考和借鉴作用。     

高密度电法在水库坝基无损检测中的应用

某坝基为砂卵石基础,其下为强风化基岩,坝基渗漏和左右岸绕坝渗漏是该水库坝基存在的主要地质问题。为此,采取了塑性混凝土防渗墙与双排帷幕灌浆相结合的综合防渗措施。为了检测水库坝基及塑性混凝土防渗墙施工质量,防止水库正常蓄水后发生渗漏,选用了高密度电法进行无损检测。工程采用温纳施伦贝尔法观测,分别采用5m和10m电极间距,电极数60个,剖面数16。依据5m和10m道距实测视电阻率剖面与反演结果的解释,对水库坝基和防渗墙的工程质量进行了评价,认为-25m桩号塑性混凝土防渗墙可能存在渗漏问题,-80m桩号对应一低阻异常,坝体可能存在渗漏通道;其余部位未发现明显异常。     

基于土石坝动力特性的坝料动力参数反演

采用现行的室内外试验方法确定的土石料动力参数与实际坝料的动力参数有何差异是人们关心的问题之一。提出了基于土石坝动力特性的坝料动力参数反演方法,并使用该方法反演了一个假想混凝土面板堆石坝的坝料动力参数,证明该方法是可行的,计算精度基本满足实际工程要求。利用紫坪铺面板堆石坝在汶川地震中的余震加速度响应信息,反演了坝料的最大动剪切模量系数K和指数n。结果表明,由室内动三轴试验得到的坝料最大动剪切模量系数K值偏小,建议进一步研究予以修正。     

跋山水库土石坝防渗加固工程设计

以跋山水库土石坝工程为例,对土石坝防渗加固方案比选和设计进行分析。通过方案比选采用采用塑性混凝土防渗墙截渗方案,采用粘土斜墙加固方案,防渗轴线选择为轴线Ⅰ,具有工程投资低、交通便捷等优势;通过优化设计确定不同区位的防渗墙厚度,以达到安全、经济合理,经计算,采取该方案防渗效果较好。     

土石坝沥青混凝土心墙力学参数反演分析

沥青混凝土的本构模型参数与试件成型方法、试验条件密切相关,具有较大的离散性,难以准确确定。利用基于免疫学原理的遗传算法与有限元计算理论,建立了土石坝力学特性参数的反演分析方法,并编写了相应的计算程序。结合三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝工程,利用竣工期坝体填筑现场原型监测资料,对心墙沥青混凝土的Duncan模型参数进行了反演计算。利用139 m水位的原型监测资料验证了反演成果的合理性,对沥青混凝土力学参数的合理确定提供了一条有效途径。     

平面框架-条基-饱和土共同作用的弹塑性有限元分析

利用ABAQUS软件建模,分析了平面框架-基础梁-弹塑性饱和土之间的共同作用问题.地基土的本构关系为Mohr-Coulomb模型,同时以Biot固结理论考虑饱和土的固结问题.利用所建模型,分析了土的弹塑性响应对基础沉降与基底反力的影响,讨论了地基内塑性区随荷载的开展情况,并得到了土的固结引起的共同作用系统内变形、内力以及孔压的变化情况.     

某基坑复合土钉墙土钉内力超限分析

土钉与预应力锚杆的联合支护在基坑工程中运用广泛,近年来的研究也取得很大进展,但对其受力情况及作用机理仍未完全认识,在实际工程中也有一些失败的教训。本文以内蒙古地区某产品煤槽仓工程为例,针对监测中土钉内力超预警值的情况,从共同作用机理及施工过程控制等方面对数据进行了分析。分析结果表明,未及时喷射混凝土面板致使土体由于缺乏表面约束产生塑性变形是造成土钉内力超限的主要原因,而在土体表面没有混凝土面板约束的情形下开挖过深并施加大的施工扰动更使得被监测的土钉内力值进一步加大。由此可见混凝土面板对于提高被开挖土体稳定性的作用十分明显,此外分析结果还表明了土体和支护结构之间存在时间及空间效应,在施工中应避免超挖和减少施工扰动。     

圆形深基坑排桩框架支护结构算法

圆形深基坑工程在我国西南地区渐有出现,在其中的以砂卵石地层为主的地区深基坑支护结构型式多为排桩结合多道圈梁构成的排桩框架结构,但实践中一直没有合适的结构计算方法.针对工程实际的迫切需要,基于结构力学分析方法,提出了确定圆形深基坑排桩框架结构内力和变形的理论计算方法,即按多跨连续梁和弹性地基梁模型分段分析围护桩内力与变形,并考虑桩梁变形协调分析圈梁内力及变形,推导出了围护桩和圈梁的内力及变形理论计算公式.开展了模型试验研究,结果表明,桩顶侧向位移理论值与试验值分布规律整体上具有相似性,说明了理论计算方法具有一定的合理性.最后,给出了一具体实际工程的排桩和圈梁的内力及位移分析结果.     

黑河黏土心墙土石坝分期位移反分析

高心墙土石坝的安全性评价问题涉及到土坝的变形与渗流规律及相关力学参数的确定,是当前土力学研究的热点与难点之一。由于土石坝受施工过程中施工工艺、施工方法和施工质量以及运行期运行环境和管理方法的影响,土石坝坝料的实际力学参数与原设计参数有一定的差别。为获得西安黑河黏土心墙土石坝大坝填料实际的力学参数,利用大坝的应力、变形与渗流观测资料,通过深入分析大坝变形机制和渗流特征,建立了黑河黏土心墙土石坝变形与荷载之间的对应关系,提出了基于准饱和土固结理论的心墙土石坝分期位移反分析的思路与方法,实现了心墙土石坝施工期、运行期全过程反演。结果表明该方法可反演得到心墙土石坝填筑材料的主要参数（邓肯-张模型）、心墙渗透系数及湿化变形参数。反演思路与方法对同类工程设计与反分析具有参考意义。     

深基坑支护结构分析的共同变形法

在分析基坑工程通用弹性地基梁法优缺点的基础上,建立了考虑结构变形与土体相互作用的共同变形法计算模型及分析程序。通过分析及计算比较认为,运用共同变形法计算时,可采用与通用弹性地基梁法相同的地基反力系数,文中讨论了土体水平地基反力系数的取值方法对计算结果的影响。研究表明,共同变形法在实践中是可行的并较通用弹性地基梁法更合理。     

土体耦合蠕变模型在基坑数值模拟开挖中的应用

工程实践表明,软黏土地区基坑施工具有显著的时空效应,时间硬化幂函数法则与Druker-Prager屈服破坏准则耦合的蠕变模型可以反映基坑施工中的时间效应。通过室内三轴流变试验数据拟合模型中的参数,并将其用于深基坑工程的施工模拟,重点分析了支护时间对围护结构变形和内力的影响特点。数值计算结果与实测数据吻合较好,可为同类基坑工程设计施工提供参考。     

Numerical Analysis of Deformation Control of Deep Foundation Pit in Ulanqab City

The deformation of a deep foundation pit in Ulanqab city was analyzed by in situ monitoring and numerical simulation data. First, a limit equilibrium method was used to evaluate the stability of foundation pit under non-supporting and ribbed plate anchored retaining wall support. The results show that the ribbed plate anchored retaining wall support could control the soil deformation effectively in deep foundation pit. Additionally, a three-dimensional finite difference model of excavation zone and reinforcement structure was established using FLAC3D software to simulate the excavation of deep foundation pit. The simulation results were verified by monitoring field data. The simulation results show that all the bolts are in the tension state, and the maximum axial force is located at the end of the bolt, with a value of 46.4 kN. Foundation pit excavation is a continuous stress release process, making the rock and soil of side wall of foundation pit slide towards the free surface. The largest deformation is 4.0 mm, near the side wall of foundation pit, consistent with the deformation monitoring results.

     

大厚度黄土地基超长群桩承载特性模型试验研究

大厚度黄土地基中大直径长桩、超长桩的应用急剧增多,但黄土地基中超长桩的承载变形机理、侧阻和端阻的发挥性状与普通桩差别较大。采用研制的黄土相似材料填筑模型,分别进行超长单桩和群桩竖向抗压静载试验,分析桩顶荷载作用下荷载-沉降、桩身轴力、桩侧阻力、桩端土体塑性区发展变化规律。研究结果表明:超长单桩在竖向荷载作用下,荷载主要由桩侧阻力承担,桩侧阻力由上向下逐步发挥,属纯摩擦桩,单桩破坏形式为刺入破坏,桩端土体塑性变形影响范围约为1.1 d。与单桩相比,超长群桩基础桩端承载力有较大幅度的提高,桩身轴力衰减深度范围有所减小,侧阻力沿桩身逐渐增大,桩端土层的影响范围约为1.25 d,与超长单桩的影响范围较为接近。本文的研究方法和结果可为大厚度黄土地区超长桩基的承载特性研究提供参考。     

深基坑土钉支护的有限元数值模拟及稳定性分析

在平面应变条件下,对土钉支护的基坑进行了有限元数值模拟,在此基础上采用有限元稳定分析方法评价基坑的稳定性。研究了土钉拉力及基坑变形的变化规律,土钉长度及布置方式变化对基坑变形和稳定性的影响。结果表明,当土钉足够长时,基坑的潜在滑动面与最大拉力作用点连线位置通常是一致的     

冻土墙围护深基坑开挖的有限元数值模拟

利用有限元数值模拟方法，分析了冻土围护墙深基坑开挖施工，得出了基坑变形的基本性状以及在相同地质条件下，基坑变形与其主要影响因素之间的关系，为深基坑开挖冻土墙围护设计提供了有价值的参考依据。     

深基坑地连墙支护体系协调变形规律试验研究

深基坑地连墙支护体系中局部应力集中问题,以及施工过程中的实际变形与设计值之间往往存在较大差异造成施工风险。通过设计模型试验,采用可伸缩的内支撑体系来解决上述问题。研究了内支撑体系、地连墙和墙后土体之间的协调变形特性;得出了内支撑的轴力、墙后水平土压力、基坑周围地表位移、地连墙的最大变形量等随支撑体系调节方式的变化规律;提出了地连墙支护体系协调变形智能调节方法。研究发现,相同的位移控制条件下,上部支撑伸缩引起的轴力变化量最大,底部支撑伸缩次之,4道支撑同时伸缩时影响最小;但是,支撑伸缩的位置越深,对地表竖向位移的影响范围越大,4道支撑同时伸缩对地表位移的影响范围和幅度大于单独伸缩某一道内支撑;支撑伸长可明显减小地连墙水平位移,但是会导致支撑轴力急剧增大。结果表明,实际工程中并非基坑水平位移控制越严格,支护体系就越安全,而是应合理控制内支撑伸缩长度,加强支撑轴力和位移监测。     

基于改进增量法的桩锚支护结构位移与内力计算

在基坑设计计算中,就深基坑桩锚支护结构的受力与变形研究而言,目前运用较为广泛的是改进增量法理论,荷载增量的准确计算是该理论是否应用于实践的关键点,荷载增量的计算中是否应考虑开挖面以下土体因抗力系数变动引起弹性抗力变化释放的反力增量成为研究焦点,而对土体弹性抗力的影响因素却少有研究。鉴于此,本文在计算荷载增量时,综合考虑位移土压力及开挖面以下土体因抗力系数变动引起弹性抗力变化的影响,提出了更符合工程实际的增量计算方法。结合工程实例,编制了MATLAB计算程序,将其所得结果与未考虑前进行了对比,并进一步采用有限元软件PLAXIS对工程实例进行模拟,验证了此方法的合理性,结果表明本文提出的基于改进增量法的桩锚支护结构位移与内力计算方法是合理、可行的。最后对影响土体弹性抗力的两大因素——土体黏聚力c与内摩擦角φ,通过控制变量法分别进行了讨论分析,结果显示随着土体黏聚力c或内摩擦角φ的减小,桩身位移呈现逐渐增大的趋势,但最大位移都在基坑变形允许的范围内。     

无侧限压缩条件下黏性土磁各向异性研究

近年来基坑、隧洞等开挖工程活动中的卸载导致黏性土体发生过大侧向变形,引起的工程事故越来越多。目前多采用测斜仪对基坑周围土体变形进行水平位移监测,然而由于软土的特殊工程性质,在监测中软土无法带动测斜仪一起变形,往往监测效果不尽人意,不能准确给出实际软土的真实变形。因此,需要加强开挖卸荷工程施工中土体的侧向变形监测技术研究工作。本文基于磁性矿物受荷载变形具有定向性特征,运用磁组构试验对无侧限压缩后的黏性土试样进行磁各向异性研究,同时与有侧限压缩试验变形测试结果进行比较,分析试验轴向应力、土样含水率对无侧限压缩条件下磁各向异性的影响规律,以及主磁化率值与应变的数学关系,探讨了由黏性土磁各向异性推求其受力变形规律的可行性。研究成果表明,受力作用的黏性土变形与其磁性矿物定向性具有较好的一致性。这一认识对于有效监测软土地区卸荷工程周围软土变形情况具有重要的理论意义和实际应用价值。     

微型桩与帷幕的不同位置对复合土钉墙力学性状的影响分析

基坑工程中微型桩和止水帷幕的复合土钉墙是常用支护结构型式之一。在支护结构设计和施工时布置微型桩与帷幕的位置具有随意性,普遍忽视微型桩在帷幕内外不同位置对于支护结构力学性状的影响。依托济南某基坑工程,通过现场测试和数值模拟的对比分析,获得微型桩在帷幕内外两种位置条件下支护结构位移、土钉内力等变形及受力特征。分析结果表明,微型桩的位置不影响支护结构变形和内力的总体趋势;无坡顶荷载时,微型桩位置不同产生的差别不大;存在坡顶荷载时微型桩位于帷幕内侧时支护结构变形较小,土钉受力更合理,建议实际工程优先采用。