圆形隧道围岩附加应力场的解析解答

研究各向同性岩体中含一个圆形隧道围岩的附近应力问题。考虑全场的应力变形特征,运用复变函数的罗朗级数展开技术,构造合适的应力函数,结合隧道的边界条件和无穷远的性态,获得了全场应力复势的解析表达式。数值分析发现,应力集中程度最剧烈时,不一定总是发生在孔的附近;应力集中程度最弱时,不一定总是距离孔边较远;当隧道埋深为其半径的5倍以上时,可以作为无限大基体含一个圆形孔洞来处理。     

可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨

分析了地下采矿引起的地表沉陷的w-t曲线为一近似的“S”型曲线。地表点沉陷的物理过程是一个先加速后减速的过程,且速度曲线的起点和终点的数值为0。因此,能描述地表点沉陷动态过程的时间函数模型不但能较好地拟合沉陷的w-t曲线,而且由此函数模型求出的v-t曲线和a-t曲线也要符合地表沉陷随时间变化的物理过程。通过分析目前常用的预测地基或路基沉降的时间函数模型如指数时间函数模型、双曲线时间函数模型、Gompertz时间函数模型、logistic曲线时间函数模型和Weibull曲线时间函数模型的w-t、v-t和a-t曲线,得出,只有Weibull曲线时间函数模型能完整地描述地表沉陷的动态过程,并且用2个煤矿地表的沉陷观测实例进行了验证。     

矿山沉陷区新建建筑物可行性分析

论文就矿山沉陷区开采煤层上覆岩层变形规律、沉陷区形成基本特征及稳定性进行了分析,对竖向集中荷载与矩形截面竖向均布荷载作用下的建筑物荷载传播深度进行分析。通过对建造建筑物时间的选择、地基附加应力传播深度的确定,评价地表残余移动变形对地基的影响。对矿山沉陷区能否新建建筑物进行可行性分析,为地基附加应力传播范围提出分析方法,为沉陷区新建建筑物提供理论依据。论文对一工程实例进行了可行性论证分析,证明了理论的可行性并得出了重要的结论。     

基础埋置深度取值计算

基础埋置深度的大小,对基底压力、基底附加应力、地基承载力的影响很大。本文探讨了基底压力计算、基底附加应力计算时基础埋深取值计算的原则和方法;分别给出了填方整平区、地下室为箱形基础或筏形基础、地下室为独立基础或条形基础时,地基承载力修正基础埋深取值的计算方法和公式;对主裙楼建筑,推导出主楼地基单侧滑动面宽度临界值,给出了相应的判别式和基础埋深计算公式。计算简单方便,可满足工程要求。     

含有部分脱胶的浅埋圆夹杂对SH波的散射

采用复变函数法研究了含有部分脱胶的浅埋圆柱形弹性夹杂对SH波的散射与地震动问题。在圆形弹性夹杂中构造一个满足脱胶部分应力自由的驻波函数,将其展开为含有一个待定系数的Fourier级数。在半空间中,介质应满足脱胶部分应力自由、公共边界处位移和应力连续的边界条件,从而建立起求解该问题的无穷代数方程组。最后,给出了地表位移的数值结果。给果表明,入射波参数、脱胶位置、弹性夹杂参数以及埋深对地表位移都有一定程度的影响。     

浅基础设计计算新法

本文通过对浅基础底面尺寸设计进行进一步理论推导，提出弯矩应力系数的概念，进而导出矩形基础的地基承载能力与地基土参数、基底尺寸和基础埋深的公式，公式给出了浅基础地基承载力与地基土参数、基础尺寸、基础荷载和埋深的函数关系。从而能很好地通过地基土内摩擦角和内聚力的数据对基础进行深、宽设计调整，以便设计人员较好地理解这一问题的实质，能够快速准确地求出合理的底面尺寸与选用合理的基础埋深。     

考虑地表沉陷影响的复合地基承载力计算方法

受地下开采的剧烈扰动,采煤沉陷区的复合地基工程会发生非常大的下沉和水平位移,常规的承载力计算方法未考虑地表沉陷影响。在研究地表沉陷影响的复合地基承载特性的基础上,建立了考虑地表沉陷影响的复合地基受力模型,并且提出了考虑地表沉陷影响的复合地基承载力计算方法。通过一个采煤沉陷区桥梁复合地基工程实例的计算分析,发现考虑地表沉陷影响后,复合地基承载力有一定程度的下降。     

不均匀地基桥梁明挖基础变形分析

研究目的:研究在地基强度不均匀条件下,桥梁明挖基础沉降及水平位移随地基不均匀深度变化的规律,为桥梁的勘察、设计及施工提供参考。研究结论:不均匀地基明挖基础会发生差异沉降及水平位移差,地基强度低的一侧变形值较大;基础沉降量函数、差异沉降量函数、水平位移量函数为对数形式,水平位移差函数为常数;基础顶部位置沉降量、差异沉降量、水平位移量、水平位移差值最大,向下逐渐减小;随着地基不均匀深度的增加,基础沉降量、差异沉降量、水平位移量呈对数函数形式增长,增幅逐渐减小,但水平位移差值不随地基不均匀深度的变化而变化,其值为常数;基底部分地基强度越高应力水平越高,地基中软硬分界面应力集中,易成破坏区。因此当地基软硬不均时,桥梁明挖基础变形随着不均匀深度的增大而呈增长趋势;地基中强度较高岩土体及靠近地基强度较低一侧的桥墩部分为偏压区域,应充分验算其安全可靠度。     

矩形基础受垂直荷载作用下地基土中任意点的竖向附加应力系数计算公式

矩形基础受垂直均布荷载作用下,地基土中任一点的附加应力虽然可以通过角点法和应力叠加原理求得,但是除了矩形角点下各点计算较容易外,其余的点计算均较繁琐;矩形基础受垂直三角形分布荷载作用下,矩形基底面积垂直投影范围内地基土中各点的附加应力虽然可以通过角点法和应力叠加原理求得,但是除基底荷载分布为零的边的角点下各点计算较容易外,其余的点计算都很繁琐,而矩形基底面积外的点则无法计算。本文通过推导得出两个公式,借助电脑,能很容易地计算矩形基础受垂直荷载作用下地基土中任意点的附加应力系数,并通过计算对比,验证了公式是正确的。     

考虑不完全土拱效应的浅层地基竖向应力计算

浅层岩溶土洞塌陷和浅埋隧道施工等时常会引发浅层地基出现局部沉陷,导致地基可能承受不完全土拱效应作用。如何定量分析不完全土拱效应对浅层地基竖向应力的影响尤为重要。统计了国内外浅层活动门试验,将浅层地基滑移面概化为塔形,同时考虑了浅层地基不同深度处土层差异沉降及主应力偏转过程。通过建立主应力偏转角与活动门相对位移之间的数量关系,量化了浅层地基不同深度对应的不完全土拱效应发挥程度,优化了考虑不完全土拱效应的浅层地基竖向应力计算方法。分析了主要参数对不完全土拱效应的影响,结果表明,随着浅层活动门高宽比及相对位移的增大,应力转移量增加,土体有效内摩擦角及滑移面倾角则相反。可为局部沉降作用下的浅层地基竖向应力计算提供理论指导。     

北京不同区域明挖基坑地表沉降变形特征研究

基于近年北京地区不同区域大量明挖基坑工程地表沉降实测数据,利用理论计算与回归分析方法,对预测地表沉降的典型曲线“四点折线法”及其模型参数（斜率K及截距b）进行了反演分析,获得了不同区域地质条件下明挖基坑地表沉降预测经验参数;通过对沉降数据及经验参数的统计分析,总结了地表沉降区域变化规律,明确了参数的取值范围,并利用实测数据验证了经验参数的预测精度。结果显示：北京西部区域最大沉降点距离围护结构的水平距离相对中、东部偏大,约为基坑深度的30%,中、东部区域相对较小,均约为基坑深度的26%;地表沉降曲线形态随着区域地质条件不同而不同,四点折线图第一段直线AB的斜率K的绝对值由西向东依次增大,表明东部粉细砂地层比西部砂卵石地层沉降坡度更加明显,第二段直线BC的斜率K的绝对值东部区域比西部区域反而较小,这表明东部区域的沉降影响范围较大;参数bAB绝对值均值由西向东依次增大,表明东部粉质黏土、细沙层相对西部砂卵石地层的桩侧土体沉降值更大,约为最大沉降值的31%,中部区域为21%,西部区域仅为16%。该研究成果将为本地区明挖基坑工程地表变形预测和安全风险控制提供重要的参考依据。     

水平平行顶管引起的地面沉降计算方法研究

对水平平行双线顶管之间的相互作用进行了分析,提出了横向扰动区范围的计算公式。考虑先施工顶管对后施工顶管的影响,提出了一种新的后施工顶管地面沉降计算方法,并给出算例分析。分析表明,水平平行顶管施工时由于中间区域受到双重扰动,会产生较大的地面沉降。当两顶管轴线距离较近时,由于先施工顶管对周围土体产生的扰动会使后施工顶管产生的扰动加剧,后施工顶管引起的最大地面沉降值和沉降槽宽度都要变大,且地面沉降曲线是不对称的,其最大沉降点要偏向先施工顶管侧,但仍然可以采用Peck公式进行计算。     

板式基础托换法沉降规律的试验研究

板式基础托换法是利用拟建地下室的部分顶板和底板交替支撑既有建筑物完成开挖土方和施工地下室的方法。托换过程引起地基的不均匀沉降会在上部结构中产生附加内力,从而影响到结构的安全。为了研究板式基础托换法沉降规律,将托换过程分为顶板托换、托换顶板四周的土方开挖、接长坑内立柱、底板托换、托换顶板下方土体开挖等5个工况,进行1:10模型试验,用百分表测量立杆底部位置各工况沉降的变化值并计算出沉降差。从试验的结果可以看出,顶板托换、顶板四周的土方开挖和立柱接长3工况出现了中间大、四周小的“盆式”沉降;而底板托换和顶板下方土体开挖工况出现了中间小、四周大沉降规律。最大不均匀沉降出现在立柱接长工况,底板托换工况之后沉降差减少。因此,立柱接长工况成为引起上部结构最大附加内力的最不利工况。     

高层建筑桩箱基础共同作用现场测试分析

通过一高层建筑桩箱基础原位测试,阐述了箱基底板钢筋应力变化特征、基础变形和沉降规律、箱底土压力分布规律及桩-土荷载分担比例。测试结果表明,箱基底板钢筋应力仅为设计强度的8 %;基础沉降量为理论计算值的20 %;基础纵向弯曲值仅为0.319 ‰,设计时可只考虑局部弯曲而不考虑整体弯曲;箱基底板土分担了11 %的荷载,土压力没有得到充分发挥,建议增大桩距来实现这一目的,从而降低工程造价。     

颗粒图像测速技术在桩基负摩阻力模型试验中的运用

在桩基负摩阻力的研究中桩土位移需重点关注。作为一种成熟的流场测试手段,颗粒图像测速(paticle image velocimetry, PIV)技术已逐步推广至岩土研究领域,将该技术运用至桩基负摩阻力模型试验,可以弥补传统位移测试方法无法获得位移场分布等缺点。基于试验特点,设计由钢板和有机玻璃壁组成的试验箱,采用千斤顶配合置于土表的载荷板实现对土体加载。试验中,对不同土表超载作用下的土体分层沉降、桩身沉降及轴力进行测定,采用PIV技术对桩端处砂土的位移场实施了采样分析。试验表明,PIV所测位移数值与传统方法测得值吻合较好,PIV分析结果能够直观反映桩基受负摩阻力作用而产生的附加沉降;并且可以判断桩端沉降的影响范围,深度方向基本不超过1.75D（D为直径）,水平方向则基本在桩底边界范围内。最后,总结了PIV技术在模型试验中的运用,提出了几点在今后试验中可待改进的地方。     

高压旋喷桩复合地基承载力与沉降计算方法分析

以具体工程为背景,以准确翔实的承载力与沉降量实测资料为依据,以高压旋喷桩复合地基的承载力、沉降量实测值与计算机值进行了对比与分析。结果表明，旋喷复合地基载荷试验时承压板下桩数不同，测得的复全地基承载力也不同，承压板下桩数越多，所得的承载力标准值越低；高压旋喷桩的加固深度与承台宽度的比值I/B对复合地基沉降量的计算机有较大影响；用分层总和法计算机复合土层的沉降量时，复合压缩模量的不同计算方法，会使计算结果出现较大差异。     

桩基础托换开发地下空间不均匀沉降的数值分析

桩基础托换法开发既有建筑物地下空间的施工过程可分为桩基托换前、托换后和土方开挖至设计标高3个工况。施工过程会使既有建筑物地基产生二次沉降变形,由此产生的附加内力会影响到上部结构的安全。为了研究一个3层框架结构建筑物增加一层地下室桩基础托换过程的地基沉降规律,建立了3个工况的ANSYS三维有限元模型,并进行数值分析。通过定义路径的方法,可以得到3个工况的沉降曲线和柱脚处地基的沉降差。从沉降分析的结果可以看出：桩基托换前,地基总的沉降趋势是中间部位柱脚大于周边部位柱脚的“盆式沉降”;桩基础托换后,柱脚处的沉降差进一步增大;土方开挖后,由于下层土被“卸载”,中间部位柱脚处的地基明显回弹,使得中间部位柱脚与周边部位柱脚的沉降差出现了减少的趋势。最大的沉降差出现在桩基托换后土方开挖前,此时由沉降差引起的上部结构的附加弯距可以通过ANSYS有限元分析求出。     

基坑开挖对近邻运营地铁隧道影响规律研究

对某邻近基坑开挖的地铁隧道的水平位移和沉降的时空分布做了深入分析。由于软土的蠕变效应,应考虑基坑分块开挖的先后顺序造成的时空效应的影响,以及基坑围护体系的水平支撑结构对土体位移的限制作用。基坑开挖对邻近地铁隧道的影响范围为2.5倍开挖深度,而对于远基坑的右线,影响范围更低,甚至低至1.5倍开挖深度。将基坑和隧道的监测数据联系分析,得到比值与水平距离的关系曲线,将基坑监测数据代入拟合公式,对地铁水平和垂直位移进行估算。隧道水平位移与邻近的同深度土体水平位移的比值（?）,其最大累计位移点的? 较多地处在0.60～0.65范围,在底板浇筑都已完成后,稳定在0.60。隧道沉降与邻近地表沉降的比值（?）,其最大累计沉降点的?,较多地处在0.50～0.60间,底板浇筑完成后,稳定在0.52±0.05水平。     

基于尖点突变理论的软岩弃渣路堤局部稳定性分析

为充分利用现场材料资源,达到节约成本的目的,文章基于筛分试验、击实试验、承载比试验（CBR试验）,分析了软岩弃渣的工程特性;其次,以路基沉降监测为基础,采用尖点突变理论分析路基填筑后的稳定性;再利用粒子群优化极限学习机模型（PSO-ELM）对路基变形进行预测,以评价路基稳定性的发展趋势。研究结果表明:成武高速的软岩弃渣具有较好的级配,且最优含水率条件下的CBR值符合路堤设计要求,说明软岩弃渣作为路基填料的可行性;在现场监测结果中,Ⅰ号监测断面的最大沉降量为71.3 mm,Ⅱ号监测断面的最大沉降量为61.4 mm;在尖点突变理论的整体稳定性分析中,两监测点的突变特征值均大于零,路基处于稳定状态;同时,在分阶段的稳定性分析中,不同阶段的突变特征值也大于零,并随沉降时间的增加,突变特征值具减小趋势,得出路基在不同沉降阶段也处于稳定状态;通过变形预测,得出两监测点均具有较高的预测精度,验证了PSO-ELM模型在路基变形预测中的适用性,并得出路基稳定性的发展趋势趋于稳定,验证了软岩弃渣在路基填筑中具有适用性。     

悬挂式止水帷幕条件下深基坑开挖变形特性研究

降水条件对基坑开挖的变形特性具有重要影响。为了研究悬挂式止水帷幕结合承压非完整井组成的墙井系统条件下基坑开挖过程中的变形问题,以某悬挂式止水帷幕深基坑为例,通过定义降水井和地表渗流边界条件建立了考虑分级降水和基坑开挖实际工况的三维流固耦合有限元数值分析模型,使用现场监测数据与数值模拟结果互相验证的方法研究了悬挂式止水帷幕情况下基坑开挖过程中地下连续墙变形和地表沉降的变化特征,对比分析了悬挂式止水帷幕和落底式止水帷幕条件下的地表沉降。结果表明：在不同分级降水情况下,降水深度初次达到场地第一承压水含水层降水期间产生的地下连续墙水平位移增量最大,地表沉降也主要在这一期间产生;悬挂式止水帷幕情况下的地表沉降最大值约为落底式止水帷幕的2.7倍,最大值位置距地下连续墙边缘的距离比落底式止水帷幕大0.85 m;地下连续墙水平位移峰值处,降水期间产生的位移占28%,地表沉降峰值处,降水期间产生的沉降占49%;使用悬挂式止水帷幕时,距地下连续墙边缘12倍开挖深度处,地表沉降与地表沉降峰值的比值为0.1、该距离比落底式止水帷幕大13 m左右。研究成果对确定深基坑降水方案、保证深基坑开挖施工安全具有一定的参考价值。