地基非线性沉降计算原状土切线模量法的推广和应用

根据原状地基的载荷试验曲线,对于试验曲线为任意形式的情况下,提出了直接应用实测压板试验的P-S曲线,依据应力水平确定原状土切线模量的一般方法,建立了应力水平与原状土切线模量的关系。用该切线模量对地基沉降进行分层总和法计算,反映了原状地基土的特点和土的非线性,可以用于较准确地进行地基的沉降计算,且可以计算地基的非线性沉降过程,同时可以克服原切线模量法中假设压板试验曲线为双曲线方程的限制,使原状土切线模量法能应用于更广的范围。通过实例说明了方法的可行性     

土质路基荷载下地基沉降的修正计算方法

地基沉降分析中如何获取准确的应力分布和变形参数的问题尚未很好解决,为了提高土质路基地基沉降计算的精度,提出一种利用压板载荷试验成果求解地基沉降的修正切线模量法。首先,结合考虑路基高宽比b/h影响的地基反力分布和Boussinesq理论,得到了土质路基荷载下的修正附加应力,再根据原状土地基压板载荷试验曲线,建立切线模量与修正附加应力的关系方程,最后,基于分层总和法进行地基的非线性沉降分析。通过两种中等压缩性土地基沉降计算结果表明,修正切线模量法的计算值接近于实测值,可作为以沉降变形为控制目标的高速铁路地基沉降计算的参考方法。     

基于原位试验成果的地基非线性沉降分析

提出了利用小尺寸载荷试验（PLT）及标准贯入试验（SPT）成果准确求解地基非线性沉降的新方法。首先利用压板载荷试验成果经过双曲线拟合,确定出某一土层地基土的修正切线模量;然后根据不同深度的SPT标贯击数按照线性相关关系,确定该土层不同深度各分层土的修正切线模量;最后依据分层总和法求解地基或基础的非线性沉降。该方法的特点是能进行加载至极限状态的全过程非线性沉降分析,而计算原理简单,计算参数全部来自现场原位测试,附加应力依据压板试验成果进行自动修正。分析广东某大型油罐地基及某高层建筑筏板基础的沉降结果表明,该方法计算结果准确可靠,能满足以沉降控制为目标的地基基础工程设计要求。     

软土e-p曲线确定的简化方法及在非线性沉降计算中的应用

首先假设软土的压缩曲线符合双曲线方程,并通过某工程一系列的数据进行验证,验证结果表明双曲线假定比较符合软土压缩曲线;由于双曲线方程参数相对较少,数据拟合确定比较简单易行,可对实际工程软土地基沉降进行简化计算并能满足工程的精度要求;同时还针对目前地质报告一般不提供详细的孔隙比-压缩应力（简称e-p）试验数据的情况,对e-p双曲线方程提出了一个只采用初始孔隙比e0、压缩模量Es来确定其参数的简化方法。在此基础上,基于e-p曲线确定邓肯-张模型的切线模量Et,采用分层总和法应用于软土地基的非线性沉降计算。对计算结果与实测数据进行比较分析表明,所提出的方法是切实可行的。     

对沉降计算中变形参数的几点思考

地基在加载过程中,高应力区的土体单元因为损伤导致非线性变形的产生,地基刚度随应力水平的增加而减小。探讨了切线压缩模量、切线模量、修正切线模量、变形模量及修正变形模量的各自适用条件,指出压缩模量仅适用于完全侧限条件下地基的固结沉降分析,反映的是地基刚度随应力水平增加而增加的情况;修正切线模量由于考虑了对附加应力的修正,比切线模量更加可靠;对于工作荷载不大的线弹性地基,采用修正变形模量计算沉降比采用变形模量更加可靠。     

压实黄土非线性压缩应力-应变关系在地基沉降计算中的应用

目前以压缩试验得到的e-p曲线为基础的分层总和法仍然是地基沉降分析中最常用的方法。割线模量法是近年来为人们所熟知的计算地基沉降的新方法,具有不受初始孔隙比影响、便于电算等优点。传统的割线模量法将土体的压缩应力-应变关系视为双曲线形式。通过对压实黄土压缩应力-应变关系曲线的研究和对传统割线模量法计算的割线模量与压缩模量的比较表明,导致割线模量法和e-p曲线法计算结果差异的主要原因是土体压缩应力-应变关系符合双曲线的假定,将压实黄土的应力-应变关系用更符合实际情况的幂函数进行拟合,得到了基于幂函数形式的压缩应力-应变关系曲线的沉降量计算公式,并结合具体工程进行了沉降计算对比分析,将割线模量法进行了推广应用。     

水泥土搅拌桩复合地基载荷试验数值分析

水泥土搅拌桩在高速公路的软基处理中得到了广泛应用,但是对水泥土搅拌桩地基深层桩土应力比和变形未能有深入的认识.笔者应用弹性层状体系和Mindlin附加应力联合求解的方法,对水泥土搅拌桩复合地基载荷试验进行数值分析计算,总结了水泥土搅拌桩复合地基深层桩土应力比的变化规律,讨论了水泥土搅拌桩复合地基深层桩土变形协调问题.     

填土应力路径下珊瑚砂幂律应力-应变模型的适用性研究

岛礁工程建设常用珊瑚砂吹填地基或作为土工构筑物的填料。珊瑚砂在填筑期的应力路径具有静止土压力系数K0固结和等应力比路径的特点,为了准确预估填筑期的填土变形量,需要建立能够反映填土应力路径影响的变形计算模型。根据广义虎克定律,建立了幂律形式的非线性弹性模型来描述土体的应力-应变关系,提出了变形参数的表达式。对珊瑚砂开展了K0固结试验和等应力比路径下的排水三轴压缩试验,分析了珊瑚砂的应力-应变曲线和颗粒破碎状况,研究了幂律应力-应变模型的适用性,并将模型计算结果与试验曲线进行了对比。结果表明：填土路径下的应力-应变曲线具有幂函数曲线形式,可以用幂律非线性弹性模型来描述。模型的切线模量和切线泊松比均可以表示为轴向有效应力的函数,并通过与主应力比或系数K0相关的参数得到表达。等应力比路径下的切线泊松比和切线模量随着轴向有效应力的增加而增大。在相同的轴向有效应力条件下,主应力比越大,切线模量越大,切线泊松比越小。随着轴向有效应力的增加,K0固结珊瑚砂的静止土压力系数和切线泊松比减小,切线模量增大。在试验应力范围内,填土路径下珊瑚砂的颗粒破碎量都很小,对应力-应变特性的影响不大。幂律模型合理地预测...     

分层总和法计算沉降的几点改进

利用Matlab6.1平台,通过编制可视化应用程序,对分层总和法计算沉降的传统方法作了较大的改进,地基中的附加应力采用原始积分公式,压缩曲线采用双曲线形式,使用非线性最小二乘法进行拟合处理,压缩层计算深度与分层厚度不再受到限制,数据输入、输出及沉降计算过程均通过可视化界面进行操作,不再需要通过查表、查图计算基础底面的沉降,计算过程简单便利,计算结果重复性好,具有较大的实际应用价值。     

基于Eshelby等效夹杂原理的地基沉降分层总和分析方法探讨

本文针对地基土变形模量变化影响地基沉降分析的问题。首先,从细观力学机理入手,引入本征应变的概念并利用Eshelby等效夹杂原理,研究土体细观结构与宏观性能之间的关系,建立了土体变形模量、土颗粒骨架变形模量与土孔隙率之间的关系模型。随后,针对地基变形的非线性特征,引进分级加载思想,建立了在初始地应力和附加应力作用下的地基土变形模量以及孔隙率的递推变化关系模型。然后,引进分层总和和分级加载思想以及增量广义虎克定律,建立了能反映地基土变形模量变化影响的地基沉降计算方法。该方法充分体现了地基沉降变形的非线性特征,不仅能反映变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基沉降分析须采用地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线。最后,通过工程实例计算,并与现有同类方法进行比较分析,表明了本文方法的合理性与优越性。     

盾构掘进速度及非正常停机对地面沉降的影响

软土中盾构隧道施工不可避免地扰动周围地层,进而引起地面沉降,沉降过大时将危及邻近建（构）筑物的正常使用和结构安全。全面理解盾构隧道施工引起的地面沉降的影响因素及对沉降的准确预测,对于减少施工环境危害十分重要。考虑盾构压重后,引入Mindlin解计算盾构下卧土层中的附加应力,采用单向压缩分层总和法计算盾构下卧土层的总固结沉降,由盾构掘进速度及停机时间确定附加应力作用时间后,应用太沙基一维固结理论计算在该作用时间内的固结沉降,应用Peck公式建立了盾构下卧土层沉降与地面沉降的关系,并以杭州庆春路过江隧道地面沉降的实测验数据对上述理论进行了验证。分析表明,考虑盾构掘进速度及停机时间的地面沉降计算理论基本合理;盾构掘进速度及停机时间会对隧道施工引起的地面沉降产生显著影响;在其他施工条件相同的前提下,提高盾构掘进速度和减少停机时间有利于减少地面沉降。     

Applicability of the rectangular hyperbolic method to settlement predictions of sabkha soils

In this paper, the applicability of the hyperbolic method to predict settlements of sabkha formations was investigated. Conventional and long-term consolidation tests were conducted, and the fit of the experimental data to a rectangular hyperbolic relationship was examined. The validity of the hyperbolic form as a representation of the settlement-time response of sabkha soils was further ascertained by analysing settlement records measured under an instrumented test embankment. The laboratory results indicated that the settlement-time behaviour could reasonably be represented by the hyperbolic relationship. Settlement estimates determined as the inverse of the slope of the initial linear segment multiplied by the slope of the theoretical curve, or obtained based on the radial slopes corresponding to 50% and 90% consolidation points, all underestimated the observed total settlements. However, the inverse of the slope of the final linear segment of the hyperbolic curve gave excellent estimates of the observed total settlements. The agreements between the predicted and observed in situ ultimate primary consolidation settlements are considered reasonable. Finally, except when the hyperbolic plot follows a straight line, the use of the hyperbolic method for prediction of total settlements of sabkha soils with prominent secondary compression behaviour has been shown to be both uncertain and impractical.     

A simplified approach for settlement analysis of single pile and pile groups considering interaction between identical piles in multilayered soils

A new and simple approach is presented to analyze the elastic–plastic behavior of a single pile in layered soils using two models. One model adopts a hyperbolic approach to describe the nonlinear relationship between the shaft shear stresses and the displacement surrounding the pile shaft, and the other model uses a bilinear hardening model to simulate the relationship between the settlement and the mobilized load at the pile end. Furthermore, the interaction between identical piles including the pile shaft and the base interaction in multilayered soils is analyzed. Comparisons of the load–settlement responses for two well-instrumented field tests in multilayered soils are given to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed simple method. This present paper enables a quick estimate of the settlement of a single pile and a pile group embedded in layered soils, resulting in savings in time and cost.     

考虑异形效应Y形桩端阻力产生的附加应力研究

Y形桩作为一种新型反拱曲面异形桩,端阻力在桩身截面上具有不均匀分布的特性。虽将端阻力假定为均匀分布,与假定为集中力相比,附加应力计算结果更符合实际分布规律,但仍存在一定偏差。基于数值模拟结果,建立了Y形桩端阻力的不均匀分布模型,借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能,以及Geddes推导应力解的思想,进而得出了考虑异形效应Y形桩桩端阻力作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法。以主要影响因素外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ为变量,分别对比研究了将Y形桩端阻力假定为均匀分布和考虑异形效应的不均匀分布两种模式下附加应力的变化规律,并将考虑异形效应的端阻力产生附加应力计算方法用于沉降计算。对此现场静载荷试验数据表明,考虑异性效应的端阻力产生附加应力计算方法计算沉降与现场试验数据吻合度更高。     

载荷试验计算两层土复合地基变形模量

两栋18层住宅楼建在天然地基中有淤泥的土层上,地基采用振冲法处理。通过对两栋楼地基的载荷试验与沉降观测曲线的比对．发现对筏板基础依据载荷试验曲线初段的压缩模量不能真实反映复合地基的压缩性,建筑物的总沉降量与载荷试验曲线的后半段相关。根据载荷试验曲线计算压板影响范围内两层复合地基土变形模量．据此参数计算建筑物的沉降量与根据实际沉降观测结果推算值较为接近．克服了现有的根据载荷试验只能获得一层土变形模量的缺陷。     

Non-linear elastic finite element analysis of lateral earth pressures against basement wall

Perhaps the most widely used non-linear elastic soil behaviour law uses the hyperbolic functions to define tangent modulus and Poisson's ratio versus strain.^1,2 This paper presents the results of analytical studies with the hyperbolic elastic finite element technique for the prediction of static earth pressures against a 10-story basement wall. Carefully performed laboratory tests of the backfill material and measurements of earth pressures during backfilling provided the basis fora, refinement of the current hyperbolic elastic method. The refined analysis resulted in closer agreement of calculated earth pressures with measured values.     

基于达维坚科夫骨架曲线的软土非线性动力本构模型研究

试验研究表明,上海地区软土的动力变形特性符合“应变软化”规律,可用达维坚科夫（Давидеков）模型描述。首先以达维坚科夫骨架曲线为基础,采用Masing法则,构造了土体加载、再卸载的动应力-应变关系滞回曲线,推导了达维坚科夫骨架曲线和卸载、再加载滞回曲线的增量剪切模量表达式。随后将土体动应力-应变关系曲线从一维推广到三维应变空间,基于FLAC3D提供的二次开发平台,编制了基于达维坚科夫骨架曲线和符合广义Masing法则的土体非线性动力本构模型计算程序,并且通过复杂加载路径验证了编制程序的正确性和合理性。以相关文献中的土体动剪切模量比 随剪应变幅值 变化,以及阻尼比 随剪应变幅值 变化的试验结果为依据,运用编制程序计算了不同剪应变幅值下的 - 和 - 曲线,并与文献试验结果进行了对比。研究结果表明,相比于工程上广泛应用的Hardin-Drnevich模型,基于达维坚科夫骨架曲线构造的本构模型所得到的软土 - 和 - 曲线能与试验结果更符合,进而验证了所建立的本构模型的合理性与实用性,其结果可用于上海地区软土场地的动力计算反应分析。