深厚软土地基上充灌袋围埝下沉计算研究

采用大型充灌袋在深厚软土地基上建造围埝具有节约材料、降低造价、方便施工等优势,因此,在围海造陆中得到了广泛地应用。软弱地基由于承载力不足,且常处于流塑状态,故充灌袋围埝建造时会挤出淤泥而沉入软土中。随着下沉深度增加,围埝两侧的边载也随之增加,围埝基底也逐渐落在承载力较高的土层上,当围埝的重量与地基承载力相等时,围埝停止下沉,达到极限平衡状态。确定围埝达到设计标高时的下沉深度和充灌袋的用量是充灌袋围埝设计的核心问题。利用土体极限平衡理论并考虑隆起淤泥对承载力的影响,推导出充灌袋围埝挤淤深度的计算公式,并通过挤淤的模型试验和现场工程的监测数据来验证公式的合理性和适用性。此研究成果可供充灌袋围埝挤淤深度的设计及相关工程以参考。     

基于耦合欧拉-拉格朗日法充灌袋挤淤过程的有限元研究

在含水率大、承载能力低的软土地基上,利用充灌砂袋进行挤淤置换的方法工艺简单、施工方便、处理效果明显,已经广泛地应用在建造围埝和修筑道路中。充灌袋下沉到一定深度后,其重量与地基承载力相等,从而达到极限平衡状态。充灌袋挤淤所达到的深度与其高度存在一定的对应关系,在工程中确定此关系十分重要。通过3组不同宽度的挤淤模型试验,得到充灌袋下沉量与充灌袋高度的曲线关系、淤泥的位移特性及隆起量。利用ABAQUS中耦合欧拉-拉格朗日法（CEL法）,将充灌袋和淤泥分别用拉格朗日体和欧拉体描述,模拟充灌袋挤淤下沉的过程,将模拟得到的充灌袋下沉深度和高度的关系、淤泥的位移特点与试验结果以及理论公式进行对比。结果表明,CEL法模拟得到的结果与试验结果、理论解具有很好的吻合性,说明利用CEL法可以较好地模拟充灌袋的挤淤问题。     

土工袋减振隔振机制分析及试验研究

设置于地基中的土工袋不仅可以提高地基承载力,而且具有减振隔振效果。通过水平循环剪切试验研究了土工袋的动力特性,验证了土工袋具有可变的水平刚度和较大的阻尼比,表明土工袋是一种良好的基础减振隔振材料。土工袋的等效阻尼比随着竖向压力的增大而减小,随着最大剪应变的增大而增大。同时,采用离散单元法进行了土工袋在动力荷载作用下的数值模拟计算,土颗粒间采用弹簧-阻尼器接触模型;而土工袋被看成具有张力的小颗粒薄层,这些小颗粒间的接触与袋内土颗粒间的接触模型相同,但仅设置法向的接触而无切向接触,且只受拉不受压。结果表明,土工袋的减振消能效果主要来自于袋内材料的摩擦耗能、黏滞耗能以及袋子张力引起的耗能。另外,还进行了土工袋沟槽的原位振动测试,验证了土工袋的减振隔振效果。     

袋内材料对土工袋动力特性参数影响的试验研究

土工袋加固地基技术已普遍应用于房屋地基、边坡加固等工程中。大量研究表明,土工袋具有显著的减振消能效果。为了进一步探讨不同的袋内充填土体材料对土工袋减振消能效果的影响,通过对不同粒径、级配、黏粒含量的填充土体材料及装有相应填充土体材料的土工袋进行水平循环剪切试验,研究袋内填充土体材料与动剪切模量及等效阻尼比2个参数的关系。试验结果表明,土体装入土工袋后,动剪切模量降低,等效阻尼比增大;当填充土体材料及土工袋内土体材料粒径相对较小、级配均匀、黏粒含量高时,等效阻尼比和动剪切模量较大。总体而言,粒径和级配对土工袋减振消能效果影响不大。     

土工袋技术在市政沟槽回填中的应用研究

市政工程中管线埋入地下采用的基本流程是先开挖沟槽,将开挖的原土作为渣土处理,待管线在沟槽中安放后再用二灰土石填埋沟槽,经夯实后铺设沥青或混凝土路面。为了有效利用沟槽开挖土、减少二灰土石用量,建议采用土工袋技术处理,即将沟槽开挖土装入土工编织袋后回填至沟槽中。阐述了土工袋技术原理,并依托南京市雨污分流工程,对用土工袋回填的沟槽进行了平板载荷试验、落锤式挠度检测和路面振动测试,评价土工袋沟槽的回填效果。结果表明：土工袋在提高沟槽承载力、减少沉降变形、削弱交通振动干扰等方面具有明显效果。土工袋避免弃土外运,减少了扬尘污染,不失为一种绿色、环保、经济的工程新技术。     

土工袋砌护农田排水沟道边坡稳定性分析

针对宁夏引黄灌区农业灌排工程中排水沟道边坡滑移问题,尝试采用土工袋装新技术砌护农田排水沟道。文中推导了基于土工袋砌护农田排水沟边坡的扩展简化Bishop公式并编写相应计算程序,分别对均质土边坡、土工袋砌护边坡以及考虑流沙地层条件时的均质土边坡和土工袋砌护边坡4种模式进行了稳定性分析。将程序计算结果及其搜索的滑移面位置分别与岩土工程专业数值分析软件GeoStudio2007的计算结果和土工袋砌护沟道示范工程的原位监测结果进行对比,结果显示:（1）相同模式下,自编程序计算结果与GeoStudio2007计算结果比较吻合,说明自编程序计算结果可靠;（2）土工袋砌护形式能使均质土坡的安全系数提高34.5%左右,但对于沟底存在流沙层的情况,仅靠土工袋加固,效果并不明显,建议采用土工袋与抗滑柳桩组合防护形式;（3）原位监测数据表明,土工袋砌护的边坡内部位移量随着深度的增加而增大,其规律与自编程序搜索的滑移面位置趋势基本一致;（4）土工袋砌护边坡的内部位移量、位移年变化量等均小于传统的草土柳桩支档边坡,边坡稳定性较高。     

冻融循环作用下土工袋冻胀量和融沉量试验

为研究季节性冻土地区冻融循环作用下土工袋防冻融、冻胀效果,对不同冻融循环作用下土工袋和土进行了室内模型试验,在开放系统和封闭系统中分别研究了土工袋和土冻胀量、融沉量之间关系,试验结果表明,经历4次冻融循环作用后,封闭系统中土工袋冻胀量、融沉量分别小于土的冻胀量、融沉量;开放系统中土的冻胀量为土工袋冻胀量的1.9倍,土的融沉量为土工袋融沉量的2.2倍,开放系统中地下水对土工袋的补给量远小于土的补给量,试验验证了土工袋可以有效防止渠道及建筑物基础冻融、冻胀破坏,可为渠道防冻胀提供理论基础。     

土工格栅-碎石界面力学特性拉拔试验研究

土工格栅常用于复合地基的碎石垫层,可有效限制其侧向位移并减小差异沉降,这有赖于土工格栅与碎石颗粒间的相互作用。采用3种不同的级配碎石和双向、三向两种土工格栅进行了一系列大尺寸拉拔试验。试验结果表明,更高的法向应力、更好的颗粒级配和更合理的碎石颗粒尺寸可以使拉拔阻力明显增加。冲剪破坏模型可以很好地解释双向格栅横肋在拉拔过程中与碎石层的剪切作用,该模型也适用于三向格栅的斜肋,只需合理计算斜肋的有效剪切长度。此外,还提出了一种考虑网孔和碎石颗粒尺寸与颗粒嵌固作用的土工格栅峰值拉拔阻力的计算方法,并给出了关键颗粒的概念用来评价格栅与碎石颗粒尺寸的匹配程度,可以帮助设计者合理选择材料,提高加固效果。     

地埋管道与土相互作用平面分析与计算方法

地埋管道上实测的土压力并不是按现行计算方法假定形状分布的,其分布形式与管土的相对刚度及施工埋设方式密切相关。为此,依据现场实测和模型试验得到的地埋管道受力特征,在平面应变条件下,采用建立的管-土相互作用分析Vlazov模型来模拟管-土之间的相互作用,考虑管道不同的埋设条件、管周的不同充填介质及管-土相互作用引起的土压力状态等情况,建立了地埋管与土相互作用平面问题的传递矩阵分析法。并设计了可视化计算机软件,实现了计算手段的创新。运用此软件对现场埋管工程作了分析计算,并与实测结果进行比较,验证了所建立的计算方法的正确性。     

用非线性模型评价加筋柔性台背路堤

在考虑土的固结和土体的非线性应力应变关系的基础上,利用非线性有限元数值方法对土工织物加筋柔性台背路堤的受力性状和破坏机理进行了分析。分析结果表明,将铺有土工合成材料的桥台路堤,看作由土体、土工合成材料、土体-土工合成材料界面组成的、独立的平面应变三层连续体系,进行数值计算是行之有效的。计算结果显示,土工织物加筋可以有效减少桥台路堤50%的均匀沉降和66%的非均匀沉降,并能增加台背路堤的稳定性。现场监测表明,本文采用的数值模拟方法与实际工程具有一致性。     

滨海软基上膜袋围堰稳定性分析及沉降预测研究

根据软土地基上膜袋围堰自身特性,考虑土工膜袋纵向抗拉强度的影响,建立了膜袋围堰整体稳定性分析模型,定量研究了土工织物膜袋抗拉力、袋内填充土体强度参数以及膜袋充填厚度对围堰整体安全系数的影响。对膜袋围堰场地进行了现场沉降观测,根据室内软土的固结试验和渗透性试验,结合观测数据对常值参数灰色模型预测方法进行修正,利用修正模型对围堰的长期沉降进行了预测。研究结果表明：围堰整体安全系数随着土工织物膜袋抗拉强度及袋内填充土体强度参数的增大显著增加;随着膜袋充填厚度增大,围堰整体安全系数先迅速降低,后趋于稳定。软土地基的固结特性与其长期沉降有紧密关系,实际预测时应根据不同软土的固结性质选取沉降预测模型,以提高预测精度。     

土工织物加固堤防非线性有限元分析

在进行堤防加筋设计时,土工织物的强度,加筋的长度,加筋的位置,加筋的层数等因素都是应该考虑的。利用欧洲通用的岩土工程有限元软件Plaxis,采用强度参数降低法,对某一堤防加筋的效果、机理作了分析。指出无论在任何位置加筋,土工织物都有一个最小长度。最小长度的确定,要具体问题具体分析。确定了加筋的最佳位置,并建议加两层,一层在底部,一层在中部,以抑制最危险滑弧的发展,提高整体稳定性,减少堤防变形发展。     

加筋垫层土工织物中应力现场测试分析

如何测定加筋垫层中土工织物中的应力,对于研究土工织物的加筋效果是非常重要的,也是目前工程中急待解决的问题,也是非常困难的课题。结合实际工程,介绍了某防波堤土工织物加筋垫层现场应力测试中的仪器布置、埋设方法和测试结果。分析防波堤堤基土工织物拉应力分布大小、特点以及与堤底地基的沉降关系。实测结果表明,拉应力发挥水平远低于设计拉力值,这对土工织物加筋垫层稳定分析中如何考虑拉应力大小提出了新的问题。     

DJ型单动双管取心器的改进与应用

针对传统的单动双管取心器存在的内外管同心度差、轴承容易损坏、没有滤浆沉砂装置、双管间隙容易堵塞、取心效率低等问题,研制出DJ型单动双管取心器。该取心器主要由滤浆沉砂装置、密封单动装置、内管（半合管）调节组件和卡心装置组成,具有同心度高、密封性好、滤液及水路设计合理、取心管长度大、可减少钻进回次、提高取心效率等特点。现场应用表明：该取心器取心效果好,使用寿命是传统取心器的2倍以上。     

Bearing capacity of sandy soil treated by Kenaf fibre geotextile

Bio-based materials are widely used recently in order to introduce a more sustainable construction material. Kenaf is a type of bio-based material that can be easily obtained in a tropical country, which could be a potential material to be utilised as a geotextile material because it has good tensile strength. The geotextile could be used to improve the bearing capacity of a loose soil. This paper presents a series of small-scale physical modelling tests to investigate the bearing capacity performance of Kenaf fibre geotextile laid on and inside the sand layer. A rigid footing was used to replicate a strip footing during the loading test, and sand was prepared based on 50% of relative density in a rigid testing chamber for ground model preparation. In order to treat the soil, Kenaf fibre geotextile was laid at four difference locations which are on the soil surface and underneath the ground model surface at 50, 75 and 100 mm deep. It was found that the usage of the Kenaf fibre geotextile has improved the bearing capacity of the sandy soil up to 414.9% as compared to untreated soil. It was also found that the depth of the Kenaf fibre geotextile treated into the soil also affects the soil performance.     

圈围工程中高强有纺土工布加筋垫层变形试验研究

应用大刚度、长标距、大量程的SDW-100型位移传感器,采用500 kN/m高强有纺土工布进行室内试验和现场试验,研究高强土工布加筋垫层的变形情况。室内拉伸试验成果表明,位移传感器在每级加荷情形下的变形量与试验机上显示变形量具有较好的一致性,说明该类型传感器用于现场加筋高强土工布的变形测试是适用的,并因此得到高强有纺土工布的变形模量为8314.4 kN/m。现场试验表明,(1) 大堤底部的土工布位移曲线基本表现为盆形,中轴线下的土工布位移量最大;(2) 大堤下部土工布的位移量大小与外棱体的位移方向明显相关;(3) 现场试验中高强土工布的最大实测变形率为11.9%,按室内试验得到的变形模量计算出该计算高强有纺土工布的应力值为837.40 kN/m,表明按照现场实际加荷速率设计的高强有纺土工布强度值偏小;(4) 施工间歇期高强土工布的应力会出现重分布现象,具体表现为大堤轴线下变形量明显减小,现场实测成果与Plaxis有限元计算成果规律性吻合情况较好,试验成果符合一般规律;(5) 土工布的变形率与围堤上部现场施工加荷的速率关系很大,现场施工时设计单位应当提出一个加荷速率控制值;(6) 当高强有纺土工布的强度一定时,土工布的伸长率相对较大有利于快速加荷施工。     

An improved simple shear apparatus for GCL internal and interface stress-displacement measurements

Geosynthetic clay liners (GCLs) have been widely used as a hydraulic barrier along with HDPE geomembrane (GM) in landfills. Both the internal and interface strengths of GCLs are very important for evaluating landfill stability. An improved simple shear apparatus used in this study does not force the shear failure to occur along a pre-determined plane. The composite specimens can fail along any interface or through shearing of the GCL internally. The displacement of each component of the specimen can also be measured during the tests. When non-woven geotextile side contacts textured GM (NWGT/GMX) and woven geotextile side contacts compacted clay layer (WGT/CCL) for a dry GCL, the failure interface can change from NWGT/GMX interface to WGT/CCL interface with the increases of the normal stresses. Conversely, when woven geotextile side contacts textured GM (WGT/GMX) and non-woven geotextile side contacts compacted clay layer (NWGT/CCL) for a dry GCL, the failure always occurs at the WGT/GMX interface for all applied normal stresses. The internal failure of the GCL did not occur when the normal stress increased up to 1,500 kPa for the GCL in dry condition.     

温度和填埋高度引起的垃圾填埋场边坡部土工膜张拉力评价

基于垃圾填埋场边坡部衬垫系统各材料之间的界面摩擦特性,提出了温度和垃圾填埋引起的土工膜端部张拉力的评价方法。以短纤维无纺布、HDPE土工膜组成衬垫系统,进行了不同填土高度下土工膜端部张拉力室外试验。试验结果表明：当填埋高度较小时,作用在HDPE土工膜端部的张拉力主要为温度应力;温差越大,土工膜端部的张拉力越大;随着填埋高度的增加,填埋引起的HDPE土工膜端部张拉力增大。运用提出的评价方法对温度和垃圾高度引起的土工膜端部张拉力进行了评价,并与试验结果进行了对比,评价温度应力时,考虑界面摩擦作用的土工膜张拉力计算结果与实测结果基本一致。     

土工织物与塑料排水板联合处理软基的效果分析

基于平面应变条件下的Biot固结理论,采用非线性有限元方法对土工织物加筋与塑料板排水联合使用处理软土路基的效果和机制进行了探讨。对比计算表明：在相同固结时间内加设排水板后路堤的竖向沉降大于无排水板情况下的相应值,路堤坡趾处的隆起变小,路堤的侧向位移也变小。塑料排水板极大地缩短了孔压的消散时间,加快了软土的固结进程,使软土地基的承载力得到较快的提高,从而提高了路堤的稳定性。加设排水板后筋材所分担的抗拉力也比无排水板情况下的抗拉力低。为了更好地发挥土工织物的加固效果,土工织物应尽量布置在高应力区域。加设排水板可以缩短路堤各固结阶段的静置时间而达到优化设计。     

新型土钉墙技术在基坑支护工程中的应用

新型土钉墙是在传统土钉墙的基础上和工程实践中发展起来的，其具体表现形式为止水型土钉墙，加强型土钉墙及打入钢管注浆型土钉墙。实践证明，这种新型的土钉墙可满足不同实际工程的需要，显示出了它强大的生命力。