斜坡上嵌岩抗拔桩竖向承载变形特性模型试验及数值模拟

随着我国输电线路工程逐步进入西部山区,越来越多的输电塔基础需要修建在陡峭的山坡上。然而,斜坡桩基在强风、雪等极端气候的抗拔承载变形特性研究不足,现行规范也尚无完善说明。基于此,开展了平地与斜坡上嵌岩抗拔桩的室内模型试验,对比分析了荷载-位移曲线、地面变形及裂缝扩展、破坏模式、桩身轴力、桩侧摩阻力及桩-岩相对位移。使用试验结果与ABAQUS数值模拟结果相比较,在验证模型可靠性的基础上,进一步研究了斜坡坡度对嵌岩抗拔桩承载变形特性的影响。结果表明,平地与斜坡下的荷载-位移曲线变化规律一致,均呈陡变型。斜坡对嵌岩抗拔桩的承载变形特性具有不利影响,当斜坡坡度在0°～30°范围内变化时,斜坡坡度对极限承载力的削弱影响呈近似线性增加（0%～12.8%）。随着斜坡坡度增加到45°时,斜坡对嵌岩抗拔桩极限承载力的削弱影响急剧凸显（25.9%）。斜坡上的基岩破坏面主要发生在下坡3.2d(d为桩径)、角度为120°的扇形范围内,逆坡破坏范围约为1d,不同于平地呈对称、复合形的破坏。值得注意的是,当桩顶荷载达到约80%的极限承载力时,平地地表或斜坡下坡出现了可见的裂缝。该研究成果为斜坡上输电塔桩基抗拔优化设...     

注浆成型螺纹桩抗拔承载特性的数值分析

注浆成型螺纹桩为一种利用施工工艺创新,结合钻孔灌注和二次注浆技术的新型螺纹抗拔桩型,目前已在软土地区开展应用。为了对其受力承载特性深入研究,使该桩型得到广泛推广,通过数值分析方法对其抗拔性能和承载机制进行了三维有限元数值模拟。首先,通过数值模拟桩-土界面室内大型直剪试验得到了有限元分析需要的桩-土接触面参数,而后将得到的参数带入注浆成型螺纹桩抗拔三维有限元数值模型,通过计算得到了不同距径比S/D（即螺距与桩径的比值）螺纹桩的抗拔荷载-位移曲线和轴力分布,并观察了抗拔过程中桩周土体塑性变形的发展。数值分析表明,螺纹桩与桩周土体的机械咬合作用增大了桩侧摩阻力,从而使桩体极限抗拔承载力较等截面圆桩提高约2～5倍;同时,其承载能力与桩体的S/D有关,当S/D取最优时,荷载-位移曲线的初始切向刚度最大,极限承载力最高,桩周土体形成的连续拱形破坏区域最大。     

甘肃地区黄土隧道围岩变形特征分析

为研究湿陷性黄土隧道施工期间的变形特征,本文依托甘肃省某黄土隧道新建工程,综合采用现场实测数据分析和数值模拟开展黄土隧道的变形特征研究。结果表明：(1)隧洞拱顶位移变化速率和累计沉降值最大,且出口右线的沉降速率比左线的更大。与出口相比,进口处的地面沉降值明显较小,其中进口处地面的最大沉降值为35 mm,出口处地面最大沉降为70 mm;(2)建立数值有限元模型进行计算表明,数值模拟结果与实际监测规律基本一致,其中实测隧道开挖结束的拱顶最大沉降为60 mm,而数值模拟结果为78 mm,两者相对误差在20%以内;随着隧道的开挖,隧道应力发生重分布,衬砌两侧发生应力集中,最大值为6.0 MPa,顶部围岩应力达到2MPa。     

等截面桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析研究

建立了等截面桩与扩底桩的抗拔分析模型。采用直接约束处理的接触算法与库仑摩擦模型来模拟桩-土界面,土体选用抛物线型Mohr-Coulomb本构模型。通过程序的二次开发,实现初始应力场的合理计算,并采用位移边界对扩底抗拔桩的上拔过程进行动态的非线性有限元模拟。以现场足尺试验中的试桩为数值分析对象,通过调整计算参数使计算得到荷载-位移关系曲线与试验结果接近,来验证数值模型的正确性并确定计算参数。在此基础上,研究了上拔过程中轴力、侧摩阻力的大小与分布、桩身与扩大头附近土体变形与塑性区的发展规律。数值分析加深了对扩底桩抗拔承载特性的进一步认识。     

等截面单桩抗拔承载性状试验研究

在基坑中对等截面单桩进行了抗拔静载试验，在桩身设置应变式钢筋计，成功测得桩身各截面的应变数据。分析试验所得数据，对试验抗拔桩抗拔系数的取值、侧摩阻力的发挥、混凝土桩身的开裂等进行了探讨，相应给出了抗拔桩的设计建议。     

黄土梁峁区高填方地基变形规律研究

随着城镇化步伐加快,陕北黄土高原梁峁区三四线城市出现越来越多的高填方工程,陕北大孔隙黄土与特殊地形地貌共同作用下引起建筑物地基发生严重不均匀沉降,导致上部结构开裂甚至失稳垮塌,危及人身与财产安全。为了全面分析梁峁区高填方地基变形规律,课题组在陕北黄土高原某梁峁区填方场地选取了西北地区最大的试验场(直径超过90m),通过原位监测对高填方地基地应力、含水率以及地基沉降进行了研究,分析了黄土填方地基含水率随季节变化规律及其影响深度,并发现黄土高填方地基中存在土拱现象,总结出沉降与填方高度的关系。利用三维数值模拟反演分析推测出高填方地基的最终沉降量,对上部结构作用下地基变形规律进行了预测,为类似黄土地区高填方工程设计及其变形计算提供参考。     

西宁地区黄土增湿变形特性及微观结构分析

针对西宁地区湿陷性黄土,通过侧限压缩试验,分析埋藏深度和增湿含水率对黄土在增湿条件下湿陷变形和压缩变形变化规律,并结合电镜扫描对不同增湿含水率黄土试样的微观结构进行定性定量分析,宏微观结合分析黄土试样微观结构与湿陷变形之间的相互关系。结果表明:（1）随着含水率的增大,同一压力下的增湿湿陷变形量和压缩量逐渐变小,且当含水率增加到一定程度时,土体被挤密、强度提高,压缩性减弱、湿陷性减弱或无湿陷性;（2）由于黄土应力历史影响其结构性和湿陷性,随着埋藏深度和含水量增加,5 m的黄土较于3 m的黄土所表现出的增湿湿陷变形量和压缩变形量相对较小;（3）浸水前后随着含水率的增加,孔隙的排列方式逐渐趋于稳定,颗粒分布逐渐集中且团粒化程度变高、孔隙面积比例逐渐减小、孔隙形态逐渐变得狭长与浸水前后黄土宏观增湿变形表现一致。     

湖底深基坑围护结构变形与受力特性研究

基坑围护结构是基坑安全的重要保证。通过三维有限单元模拟,考虑地下水渗流的影响及结构与土体之间的相互作用,对某湖底明挖隧道基坑支护结构在施工过程中的变形和受力变化规律进行研究,并与现场监测结果进行对比验证。结果表明:围护结构的不同部位对基坑开挖的响应规律并不一致;水平向支护结构受开挖影响,向坑内倾倒,竖直向桩体随开挖应力重分布影响中段发生弯曲变形,总体稳定。模拟变形结果与监测结果较为一致,验证了基坑围护结构的有效性和模拟计算的准确性。研究结果为基坑后续施工提供了参考依据。     

注浆桩土接触面试验研究及后注浆抗拔桩承载特性数值分析

桩侧后注浆抗拔桩是一种新型的抗拔桩基础。借助于试验和数值手段对这种抗拔桩的承载变形特性开展了深入研究。首先进行了接触面的大型剪切试验,以揭示桩土接触面在注浆与未注浆前后其力学特性的差异性,并基于大型接触面剪切试验成果,建立了桩土接触面的修正库仑摩擦模型。将接触面模型应用到有限元数值分析,分别模拟了传统等截面抗拔桩与后注浆抗拔桩的承载变形特性。研究表明,相比传统的抗拔桩,桩侧后注浆抗拔桩的侧摩阻力得到了显著的改善,特别是深处的桩侧极限摩阻力得到了更充分的发挥,从而桩侧注浆抗拔桩的承载能力有了较大程度的提高。     

黄土湿陷变形量计算方法的改进

论述了黄土湿陷变形特性,对工程中惯用的黄土地基湿陷变形量计算方法提出了改进,使其更符合工程实际.     

Deformation Characteristics of Loess Landslide along the Contact between Loess and Neocene Red Mudstone

The loess landslide along the contact between loess and Neogene red mudstone (NRM) is one of those that have occurred extensively and frequently in loess areas of China. To better understand the mechanism of this type of landslides, a distressed loess slope being subjected to deformation along the loess-NRM contact was comprehensively investigated through approaches of field monitoring and laboratory physical modeling. Field observation and physical modeling shows that the slope deformation will experience two distinct processes: 1) laterally retrogressive and vertically progressive propagation, which was initiated by falling of the slope head; and 2) retrogressively separate mass sliding along the weak basal zone of the loess-NRM contact with minor sliding along the paleosols within the loess. Shear failure of the loess-NRM contact may initiate in the middle section, followed by a progressive propagation towards the slope toe and inner slope. Analysis reveals that the deformation characteristics of the distressed slope are largely constrained by slope topography, the unique structure, physical and mechanical properties of loess and paleosols, and occurrence and nature of the loess-NRM contact. Rainfall has significantly influence on the deformation characteristics of the slope through its interaction with the loess and soil of the loess-NRM contact. Additionally, improper style and intensity of cutting on the slope greatly enhance and accelerate the deformation course of the slope.     

开挖型黄土边坡剥落侵蚀作用及变形破坏研究

人工开挖是黄土地质灾害最积极的诱发因素之一。为揭示非大型工程未经支护的开挖型黄土边坡在卸荷、剥落、侵蚀作用下边坡的变形破坏特征及其对边坡稳定性的影响,通过野外调查、原位微型贯入测试、室内试验等方法,对陕西省延安地区23处开挖型黄土边坡进行研究。结果表明,边坡卸荷剥落层厚度与边坡开挖年龄呈线性正相关关系,现场贯入阻力值与边坡开挖年龄呈负幂相关关系,浅层土体化学侵蚀现象较深层土体强烈。开挖型黄土边坡的变形破坏模式主要为滑移式崩塌和蠕滑-拉裂式浅层滑坡,崩塌的破坏演化过程主要为"侵蚀剥落-内凹-张裂-滑移",滑坡的破坏演化过程主要为"蠕滑-拉裂-贯通-滑脱"。     

双排护坡桩支护体系应用及模拟分析

双排护坡桩支护体系具有较好的侧向刚度及限制变形的能力.以北京市朝阳区某基坑为例,介绍了双排护坡桩支护体系在复杂周围环境条件下的适用性.并通过工程实测及数值模拟,对双排护坡桩支护体系的变形特征等进行了探讨.     

顺向岩质高边坡分级开挖的变形破坏特征研究

以岩质高边坡的野外调查成果为基础,分析了边坡的岩体结构特征和控制边坡稳定性的主要地质要素,依据自然边坡的变形破坏现状定性分析,预测边坡开挖过程中可能出现的宏观变形破坏模式和特征.利用基于有限差分原理的FLAC3D建立坝肩边坡的地质模型,对工程边坡开挖支护过程进行数值法定量研究,得出了工程边坡开挖过程中的应力、位移变化规律和边坡岩体破坏特征.研究成果为苗家坝水电站左坝肩的分级开挖施工提供了依据.     

基于IBIS-L的某黄土高填方边坡支护结构变形特征

直立式填方支护在建筑、机场、公路、铁路、矿山等大型基础设施建设项目中的作用不可或缺,但黄土地区边坡支护结构易出现桩基沉降、桩体弯曲、桩板墙开裂的现象。为进一步定量分析其变形特征,采用地形微变监测仪（IBIS-L）进行全天候不间断监测,通过对采集的点面数据进行研究,结果表明：1）支护结构变形总体上具有明显的区域性差异,近15 d的最大变形量为26.6 mm;2）对象监测点位移呈间隔24 h"波浪形"增长规律,且无收敛趋势,极可能导致边坡整体失稳;3）结合温度监测,以监测点Pix8为例,理论计算结果与监测数据相吻合,揭示了s-t曲线呈"波浪形"增长的原因,得出大体积混凝土在大气温度场条件下的变形具有"滞后效应"的响应特征。     

近铁路基坑通风井段变形特征及其机制分析

针对长春某地下车站深基坑工程,深入研究了基坑开挖过程中近铁路侧通风井段险情的发生过程及其致险机制。通过分析通风井附近桩身水平位移、桩顶水平位移、支撑轴力以及铁路道轨两侧路肩沉降差,探讨了通风井段基坑变形过大的原因;采用ABAQUS有限元软件对该基坑的施工过程进行数值模拟,分析了通风井段基坑施工险情的发生机制。研究结果表明,通风井段基坑变形过大是由岩土体过度应力释放和基坑变形空间效应共同作用导致。由于通风井处阳角的存在,且施工过程中通风井段基坑未架设斜撑,致使该处基坑变形的空间效应显著,坑壁产生指向通风井的扭转变形;开挖速度过快、支撑安装不及时和岩土体中过度应力释放导致围护桩变形过大,使基坑的稳定性变差。     

打桩施工对附近高压铁塔形变的影响

近距离内预制桩打桩施工对高压铁塔的形变影响实例甚少，本文仅就普陀区俞赵宪工地的监测成果，提出塔基升降、水平位移、铁塔倾斜等允许许值，可供今后同类工程施工时参考。     

钻孔和巷铜周围流体压力变化对围岩变形及应力状态的影响

钻孔、巷硐周围流体压力的分布和变化对围岩变形和应力状态有着显著影响。但这是一个涉及多个变量、多种响应的动态耦合过程，尚无法用解析法解算。孔硐周围的流体压力的动态变化又难以实现物理模拟。以钻孔排放瓦斯为例，通过数值模拟，结合宏观观测结果和微观机制的分析，对其规律和一些工程现象与措施的机理作了初步分析。     

黄土地区抽水试验实例与结果分析

结合某地铁站岩土工程勘察抽水试验的实践,介绍了采用抽水试验测定黄土层的渗透系数、影响半径的实例,提出了针对黄土地区综合渗透系数以及水位观测孔布设方法的建议,为黄土地区基坑降水提供借鉴.     

粉喷桩处理软基的变形及固结测试分析

以广珠准高速铁路软土路堤试验粉喷桩处理段的变形及孔压测试数据为基础 ,对用粉喷桩处理深厚软土地基的沉降、基底横向差异沉降、边桩变形、孔压分布规律及固结进行了分析