CFG桩复合地基的数值模拟分析

运用FLAC3D软件,分析了CFG桩复合地基的沉降变形和应力变化特征,验证了FLAC3D软件在CFG桩复合地基的数值分析中的可靠性,并对今后CFG桩地基处理工程的设计和施工提出了建议.     

考虑桩端刺入沉降的桩土自平衡式复合地基设计

复合地基的本质是增强体与地基土通过变形协调共同承担上覆荷载。褥垫层的设置起到了协调桩土变形的作用,但褥垫层工作性状及变形特性尚不明确,其厚度设计仍然参考规范依靠经验判断,往往不能充分发挥地基土的承载作用。目前复合地基设计通常采用褥垫层调节桩土变形,而忽略了桩端刺入沉降协调桩土变形来发挥地基土的承载作用,为了利用桩端刺入沉降协调桩土变形,充分发挥桩间土承载的作用,减薄褥垫层或不设褥垫层并减小设计桩长,以期降低地基处理费用,实现桩土共同承担荷载的目的,建立了通过控制桩端刺入沉降协调桩土变形的自平衡式复合地基设计方法。通过与褥垫层方法对比以及工程实例计算,结果表明,该方法可更好地发挥桩土承载作用,为复合地基优化设计提供参考。     

CFG桩复合地基沉降三维数值模拟研究

通过现场测试数据和该区已有资料,运用FLAC-3D软件,模拟分析拟建场地高层建筑和地下车库的CFG桩复合地基作用机理和沉降规律,以及两者在建筑物地基变形方面的作用关系。通过模拟CFG桩变形情况以及和实际测量所得到的沉降数据进行对比,得到了CFG桩的实际沉降分布,对类似条件下CFG桩复合地基设计具有指导意义。     

高速公路CFG桩复合地基褥垫层作用机理研究

CFG桩 (cement fly-ash gravel pile) 复合地基的核心技术是设置褥垫层,而褥垫层设计的是否合理,对CFG桩复合地基的承载与变形特性都产生较大的影响。根据太沙基基本理论,详细地讨论了CFG桩复合地基褥垫层作用机理,并推导出CFG桩复合地基最佳桩间距、合理褥垫层厚度、桩土应力比、实际置换率的解析表达式。计算结果与工程实例对比表明了该解答的可行性,能够为CFG桩复合地基的优化设计提供帮助与指导。     

低强度桩复合地基沉降计算方法研究

从低强度桩复合地基沉降变形模式出发,建立了一组低强度桩复合地基沉降计算的应力-应变协调方程。推导方程过程中,考虑了桩-土-垫层之间的相互作用,得出了桩土应力比和等沉面深度的解析解,并且进一步得到了桩和桩间土体的应力分布规律、压缩变形量、桩体上刺入垫层和下刺入下卧土层的刺入量。在此基础上,通过与复合地基下卧土层的压缩变形量求和,最终推导出了低强度桩复合地基的总沉降计算公式,为低强度桩复合地基的沉降计算提供了一种科学方法。     

CFG桩复合地基边桩效应分析

CFG桩复合地基是软土地基处理中的一种较为有效的方法,近年来得到广泛的应用。通过有限元分析程序对CFG桩复合地基边桩效应进行分析,讨论边桩对CFG桩复合地基沉降、土体应力和承载力的影响。分析表明由于边桩的存在,限制了桩间土体的侧向挤出,减小了土体的竖向位移。同时,边桩增大了附加应力影响范围,能够在一定程度上提高复合地基的承载力,并促进了桩间土承载潜力的发挥。     

复杂岩溶地区CFG桩与高压旋喷桩复合地基的应用

CFG桩与高压旋喷桩复合地基广泛应用于土木工程各个领域,但在桂林岩溶地区将CFG桩与高压旋喷桩结合来处理复杂地基的实例相对较少,两种桩之间共同作用机制尚不十分清楚。通过对CFG桩与高压旋喷桩组合型复合地基分析及工程实例验证,认为最大限度地发挥CFG桩和高压旋喷桩的优点,软弱地基的承载力能得到大幅度提高。对深部存在的软弱层,采用高压旋喷桩加固,能使地基变形得到有效控制,特别是在复杂岩溶地区,在基岩面高低错落、起伏大、溶沟(槽)陡倾的情形下,高压旋喷桩与CFG桩有机结合,其复合地基具有质量可靠、造价经济、工期可控等优点。      

CFG桩复合地基受力性状三维数值模拟研究

以工程应用实例为背景,运用有限差分法数值模拟方法分析了在分级加载工况下CFG桩单桩及复合地基的变形和受力特征,模拟了桩-土共同承担荷载的复合效应以及褥垫层的效用.模拟结果表明,将具有刚性桩特点的CFG桩以一定的密度置入地基土中,可以有效地提高原地基土的承载能力,桩体应力发挥丰要集中在1/2桩长范围之内,适当加大桩长有助于控制地基变形,同时桩顶褥垫层的设置对于调整桩-土应力的分担起到了积极的作用,该分析方法及模拟成果对于类似工程具有一定的参考价值.     

CFG桩复合地基的原理和设计

“复合地基”一词出现于20世纪60年代，从此该概念成为很多地基处理的理论及公式的依据，后来，它广泛地应用于很多理论分析中，如碎石桩、深层搅拌桩、旋喷桩、石灰桩和土桩。本文主要论述了CFG复合地基的组成、加固理论、设计方法和变形计算，并简单分析了褥垫层和CFG在复合地基中的应用。     

CFG桩加固的效应及其应用

对CFG桩单柱承载力和CFG桩复合地基承载力及其沉降进行了分析，讲座了CFG桩复合加固效应，以工程实例说明了CFG复合地基在工程中的应用。     

应力化学

应力化学是研究应力的性质,作用方式和规模,组合和序列,它们的发生,发展,演化所成生的化学作用和过程,以及物理－化学动态机制。当应力作用于地质体时,接受能量和释放能量的作用方式之一就是应力化学作用,应力化学作用主要受应力性质,应力配置和应力序列的影响,以剪应力化学作用最为重要,应力作用可产生化学作用,改善化学反应所需条件,因而促进和加速了化学作用。     

加载速率对裂隙的断裂起动应力的影响研究

本文通过裂隙亚临界扩展的分析,提出一个计算低、中等应力率下裂隙断裂起动应力的新公式。通过冲击载荷下裂隙尖端应力强度因子-时间关系的积分,得到计算高、中等应力率下裂隙的断裂起动应力的公式。两公式的结合得到一个适用于从低到高各种加载速率的计算裂隙的断裂起应力的一般表达式。文章还分析了多裂隙材料的临界失稳断裂,提出了在高加载速率下材料的σfi-σ曲线是材料内所有裂隙的σfi-σ曲线的包络线的新观点,并由此得出布高加载速率下材料的断裂起动应力与加载速率的立方根成正比的结论。     

Initiation Stress of Crack

In this paper, through analyzing the subcritical crack growth, a new formula is presented which can be used to calculate the crack fracture initiation stress at low and middle stress rates. By way of integration of the stress intensity factortime relation of crack under impact load, is attained a formnla from which the crack fracture initiation stress at middle and high stress rates cen be calculated. Combination of the two formulae leads to a general expression for caloulating the crack fracture initiation stress at all stress rate, low or high. The critical unstable fracture of material which contains many cracks is also analyzed in this paper, and a new viewpoint is put forward that the σfi-σ curve of material at high stress rate is an envelop of all σfi-σ curves of crack in the material, which leads to a conclusion that crack fracture initiation stress is proportional to the cube root of loading rate.     

Rock Stress,Rock Stress Measurements,and the Integrated Stress Determination Method (ISDM)

The primary objectives of this work are to (1) improve the understanding of the prevailing stress distribution at the Äspö Hard Rock Laboratory (HRL) in SE Sweden by employing an integrated stress determination approach, and in order to accomplish this (2) extend the existing stress integration methodology denominated integrated stress determination method (ISDM; Cornet in Comprehensive Rock Engineering vol 3, Pergamon Press, Oxford, pp 413–432, 1993a). The new developments of the ISDM involve a 12-parameter representation of the regional stress field in the rock mass (i.e., the full stress tensor and its variation with depth) that is applicable to hydraulic stress data (sleeve fracturing, hydraulic fracturing, and hydraulic tests on pre-existing fractures), overcoring data (CSIR- and CSIRO-type of devices), and to combinations of hydraulic and overcoring stress data. For the latter case, the elastic parameters of the overcoring technique may be solved in situ by allowing the hydraulic stress data to constrain them. As a result, the problem then involves 14 model parameters. Results from the study show that the ISDM effectively improves the precision of the prevailing stress field determination and that it is especially powerful for identification of consistencies/inconsistencies in an existing data set. Indeed, this is the very basic premise and goal of stress integration; combine all available data to achieve as complete a characterization of the mechanical stress model as possible, and not to identify a solution that fits only loosely the maximum amount of stress data.     

正常固结饱和土总应力强度指标的有效应力分析

基于土的有效应力原理,从库伦定律和莫尔-库伦强度理论表达式探讨了抗剪强度与总应力呈线性关系应满足的应力条件;讨论了UU和CU剪对应的应力务件,从理论上证明了其强度包线的存在性并推导了相应的总应力强度指标表达式,分析了破坏时破坏面上的有效应力.     

压磁应力计测量地应力相对变化结果讨论

本文简要介绍中国压磁应力计的电磁学和力学原理,地壳岩石中水压重复观测实验结果,以及使用它进行地应力测量的地质力学前提条件。在压磁应力计测量地应力相对变化结果中阐述了:悬空元件与受力元件测值对比;地应力变化与断层微量位移同步波动;压磁应力计与振弦应变计,体积式应变仪测量结果比较;相距十至数百公里的几个台,同期测得相似、相关的地应力变化;少震区地应力测量十分平稳,具有稳定的观测中误差;在多次地应力异常成功预测地震中发现并证实——异常主应力方向指向或转向震中区、异常主应力值较大的台站往往离震中较近,地应力趋势异常时间长短与震级大小呈线性关系。压扭性断裂力学模型解释了地应力异常主应力方向指向震中区,近震中地应力异常值大、远震中地应力异常值小等现象。由此可以证实:我们在数十米至百米钻孔中使用压磁应力计的确可测到震源应力场的变化过程,从而进行地震的时间、地点、震级的预测。     

Stress reorientation during folding

Intermediate principal stress, ₂, is, for mechanical reasons, taken to be parallel to the statistical direction of fold axes and traces of thrust faults during evolution of fold and thrust belts. Regionally, maximum principal stress, ₁, and least, ₃, may be taken to be the directions of maximum shortening and maximum thickening of the section, respectively. Where crystalline basement is not involved in the deformation, maximum shortening is manifestly parallel to the top of the basement, or subhorizontal, and ₃ is, therefore, subvertical. While this stress system is grossly adequate on the scale of the fold and thrust belt, it fails locally, particularly in late stages of deformation. Sinuosity develops on all scales within the belt as deformation progresses. Individual fold axes tend to be straight lines in incipient stages of folding, as shown by unrolling folds, but commonly develop with increasing curvature during deformation. The curvature resulting during deformation is a measure of extension parallel to the axial direction, if the ends of the fold are fixed points. Thus, ₂ progressively decreases. With marked sinuosity, stress parellel to the axial direction can be reduced at a given depth below the magnitude of the weight of the overburden, originally ₃. Intermediate and least principal stresses switch position, and strike-slip faulting is favored where the deformational response is failure by shear fracture. The percent axial extension can be expressed in an equation that compares the final arcuate length with the original length. With a knowledge of the physical properties of the rock, the time in the evolution of the structure at which he stresses switch can be predicted, as well as the subsequent structural response.

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Zusammenfassung Die Richtung des intermediären Hauptstresses, ₂, wird aus mechanischen Gründen als parallel zu der statistischen Richtung der Faltenachsen und der Spuren der Überschiebungsflächen angenommen während der Entwicklung von Faltungs- und Überschiebungszonen. Regional können die Richtungen des maximalen Haupstresses, ₁, und des minimalen Hauptstresses, ₃, als Richtungen der größten Verkürzung, respektive der größten Verdickung des Querschnittes betrachtet werden. Wo der kristalline Untergrund nicht in den Deformationsvorgang einbezogen wird, ist die Richtung der maximalen Verkürzung offenbar parallel zur Kristallinoberfläche oder subhorizontal und ₃ somit subvertikal orientiert. Währenddessen im großen Maßstab diese Zuordnung der Hauptstreßrichtungen zu einer ganzen Faltungs- und Überschiebungszone vorgenommen werden kann, versagt sie im lokalen Bereich, vor allem in späten Phasen der Deformation. Bei fortschreitender Deformation entwickeln sich im Deformationsgürtel Bogenformen in verschiedenem Maßstab. Individuelle Faltenachsen neigen dazu, sich an geraden Linien auszubilden in frühen Stadien der Faltung, wie dies die Abwicklung von Falten zeigt. Sie entwickeln sich aber im allgemeinen während der weiteren Deformation mit zunehmend gebogener Achsenrichtung. Die resultierende Kurvatur ist ein Maß der Dehnung parallel zur Achsenrichtung, wenn die seitlichen Endpunkte der Falte Fixpunkte darstellen. In dieser Weise nimmt der Betrag von ₂ fortschreitend ab. Bei ausgeprägter Bogenform kann der Streß parallel zur Richtung der Faltenachse in einer bestimmten Tiefe reduziert werden bis zu einem Betrag, der unterhalb des Ausmaßes der Überlast, also ursprünglich ₃, liegt. Die Richtungen des intermediären und des kleinsten Hauptstresses wechseln ihre Positionen, und Blattverschiebungen werden begünstigt, wo die Deformation Scherbrüche erzeugt. Das Ausmaß der axialen Dehnung kann durch eine Gleichung ausgedrückt werden, welche die Länge des endgültigen Faltenbogens mit der ursprünglichen Länge der Falte verknüpft. Mit der Kenntnis der physikalischen Eigenschaften des Gesteins können sowohl der Zeitpunkt in der Entwicklung der Faltenstruktur, zu welchem die Hauptstreßrichtungen ihre Positionen wechseln, als auch die nachfolgende strukturelle Entwicklung bestimmt werden.

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Résumé La contrainte principale intermédiaire, ₂, est, pour des raisons mécaniques, considérée comme étant parallèle à la direction statistique des axes du pli et des traces de chevauchement durant l'évolution du pli et des zones de chevauchement. Régionalement, on peut supposer que les contraintes principales maximum, ₁, et minimum, ₃, suivent respectivement les directions du raccourcissement maximum et de l'épaississement maximum du profil. Là, où le soubassement cristallin n'est pas entrainé dans la déformation, le raccourcissement maximum est manifestement parallèle à la surface du soubassement, ou subhorizontal, et ₃ est, par conséquent, subverticale. Tant que l'échelle de ce système de contraintes correspond à peu près à celle du pli et de la zone de chevauchement, il change de direction localement, spécialement dans les derniers stades de la déformation. Une sinuosité se développe à toutes les échelles à l'intérieur de la zone, tandis que la déformation progresse. Les axes individuels du pli ont tendance à devenir des lignes droites dans les stades embryonnaires de la déformation, comme le montre le déroulement des plis, mais ordinairement ils se développent avec une courbure croissante pendant la déformation. La courbure qui en résulte durant la déformation est une mesure de l'extension parallèle à la direction axiale. Ainsi ₂ décroit progressivement. Avec une sinuosité prononcée, la contrainte parallèle à la direction axiale peut se réduire, à une profordeur donné au dessous du poids de la surcharge, originellement ₃. Les contraintes principales maximum et minimum échangent leur position, et la composante horizontale du rejet de la faille est alors favorisée là où la réaction à la déformation devient négligeable par suite de fracture de cisaillement. Le pourcentage de l'extension axiale peut s'exprimer par une équation qui compare la longueur de la courbe finale à la longueur originelle. Avec la connaissance des propriétés physiques des roches, on peut prévoir, le moment où les contraintes s'échangent durant l'évolution de la structure, ainsi que la réaction structurale qui en résulte.

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, , ₂ . _{1 3}, . , , , , . . ₃ . , , , , , . . , . , , , . .. ₂ , , , , . . ₃. , , , . , . , , , , .

     

Compaction Induced Yield Stress

In order to realize more benefits and to have more effective output from the mechanical ground improvement projects, the field soils are subjected to over consolidation. This process induces a characteristic yield stress in the compacted soil mass similar to that exhibited by the soil masses subjected to natural processes of over consolidation during their geological life time. In view of the absence of any documented geotechnical engineering literature on such an important topic, this paper intends to throw some useful light on compaction induced yield stress in fine-grained soils. A detailed discussion of various factors contributing to the induced yield stress as a consequence of compaction is done. The results of the present experimental study indicates that the values of compaction induced yield stress increase from dry side of optimum to optimum compacted state. This stress may tend to achieve an equilibrium value or decrease beyond optimum compacted state depending upon the contribution from the coarser fraction composing the soil. It is also illustrated that the soils subjected to same compactive effort exhibit different values of yield stress as a consequence of clay mineralogical composition of the soils.     

应力波对裂隙的作用

强大的应力波冲击加载,能使完整介质发生变形,形成新的裂隙,导致破坏。而介质中原有的裂隙,除能提高破碎效率,还能吸收应力波的能量,使得应力波在传播过程中衰减。因此,研究应力波与裂隙的相互作用,对于研究岩石爆破机理、应力波传播规律以及波的反演--材料的动态特性等有着十分重要的意义。本文着重论述了应力波与裂隙的相互作用和裂隙对应力波传播的衰减影响,也综述了当前国内外对此所进行的模型计算和实验技术。