Spatial foundation structures over no tension soil

The problem of the stress distribution induced in the soil by a single circular foundation structure is approached in a three‐dimensional analysis. Since the soil is typically made by not‐cohesive materials, its behaviour is modelled by means of the not resisting tension (NRT) hypothesis, thus assuming that its very low resistance to tensile stresses can be completely neglected and that it keeps linearly elastic under pure compression. After developing the problem from a theoretical point of view on the basis of an energetic approach, a numerical application—which is able to reproduce the stress distribution induced by a circular foundation on the soil—is performed. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

深基坑复合支护结构监测分析

某商业广场深基坑支护采用人工挖孔、排桩加锚杆及钢支撑联合支护结构形式。文章较详细地介绍了本次监测项目、运用的监测装备及其监测进程，并对支护桩水平位移、桩身内力、桩侧土压力及孔隙水压力的监测数据进行了科学分析。     

竖向荷载下桩基础弹性分析的改进计算方法

将Randolph剪切位移方法中桩身位移与桩端位移的函数关系简化为一多项式,并与Poulos积分方程中土体柔度系数矩阵相结合,提出了一种竖向受荷单桩弹性分析的改进计算方法,从而避免了Poulos积分方程法中的差分运算以及由此带来的其他矩阵运算,同时比Randolph方法更能准确模拟桩身剪切应力的分布,并将单桩的改进计算方法应用于群桩分析。将改进的计算方法与Poulos、Randolph方法以及Chow混合方法的单桩和群桩计算结果进行了比较,结果表明：改进计算方法是可行的,可满足精度要求。     

含圆柱形弹性夹杂地基沉降量的解析解

研究各向同性地基中含一个圆柱形弹性夹杂的地基沉陷问题。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,结合夹杂的边界条件和无穷远的性态,获得了全场复势的解析表达。数值结果显示：由于两相材料剪切模量之比的不同,在某个范围内沉陷量大于基底中点沉陷;在这个范围之外,则小于基底中点沉陷。当夹杂埋深为夹杂半径的5倍以上时,就可以运用所得结果,而不致引起太大误差;含圆形隧洞和刚性夹杂的问题可作为特殊情况得到。     

柔性基础下复合地基桩土应力比现场试验研究

在复合地基设计中桩土应力比是一个很重要的参数。通过揭普高速公路路堤下复合地基桩土应力比的现场试验,获得了柔性基础下桩土应力比数值及其随荷载和固结时间的变化规律。现场测试结果表明,柔性基础下桩土应力比要比刚性基础下小得多,它随荷载增加先减小后增大呈波浪形变化,其研究成果可为路堤下复合地基设计提供有益参考。     

Wave propagation velocity under a vertically vibrated surface foundation

The ultimate objective of the research conducted by the authors is to explore the feasibility of determining reliable in situ values of soil modulus as a function of strain. In field experiments, an excitation is applied on the ground surface using large‐scale shakers, and the response of the soil deposit is recorded through receivers embedded in the soil. The focus of this paper is on the simulation and observation of signals that would be recorded at the receiver locations under idealized conditions to provide guidelines on the interpretation of the field measurements. Discrete models are used to reproduce one‐dimensional and three‐dimensional geometries. When the first times of arrival are detected by receivers under the vertical impulse, they coincide with the arrival of the P wave; therefore related to the constrained modulus of the material. If one considers, on the other hand, phase differences between the motions at two receivers, the picture is far more complicated and one would obtain propagation velocities, function of frequency and measuring location, which do not correspond to either the constrained modulus or Young's modulus. It is necessary then to conduct more rigorous and complicated analyses in order to interpret the data. This paper discusses and illustrates these points. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

双参数地基上弹性板的动力分析

采用双参数地基模型和基于Mindlin板理论的8节点等参单元,根据Hamilton变分原理,推导了弹性地基上弹性板动力分析的有限元公式,将地基效应和板面质量分布归并到板的刚度矩阵和质量矩阵中,采用边界元法考虑板域外地基变形的影响。分析了四边自由矩形板的自由振动和强迫振动,计算的自由振动固有频率与实测结果相近,发生共振时板的强迫振动动力响应达到峰值,在给定的阻尼比条件下,无阻尼的稳态响应与有阻尼的稳态响应趋于相同,阻尼能够显著降低板的共振响应。     

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.     

基于弹性地基梁理论的冻胀作用下管道应力分析

穿越冻土区的埋地管线在遭遇冻土差异性冻胀时,管道会发生翘曲变形,管线将面临很大的安全隐患。为此,基于弹性地基梁理论建立冻胀条件下的管-土相互作用模型,分析了管道在冻胀及其影响因素作用下的应力分布规律,探讨了冻土地基特性（弹性模量、泊松比及地基系数）与温度的关系,对比了不同地基系数、冻胀量、管径、壁厚、温差以及上覆土厚度等特定条件下的管道应力峰值状况。计算结果表明：管道在过渡段与冻胀段及非冻胀段交界处有最大应力值,各类影响因素对管道交界处的应力影响最显著;地基系数的值越大,差异性冻胀量越大,管径越大,温差越大,管道交界处应力峰值也越大;管壁越厚,在管道交界处的应力峰值越小;管道上覆土层越厚,管道受冻胀作用弯曲应力越小,即加深上覆土层可降低管道由于冻胀抬升所产生的应力,可减缓管道变形。     

基于弹性地基梁理论的土工格室加筋体变形分析

在土工格室处理软土路基加固机制研究的基础上,针对土工格室加筋体的受力变形特点,将格室体视为置放于Winkler地基上的连续长梁,基于传统的弹性地基梁理论,建立考虑水平摩阻力影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程,并给出其幂级数解答,从而得到了土工格室加筋体在集中荷载作用下的变形计算方法,为土工格室加固处理后的软土路基沉降计算提供了依据。理论与试验结果对比分析表明,在格室体变形分析中不计水平摩阻力的影响将夸大格室体在荷载作用下的竖向变形,计入水平摩阻力影响后理论与实测曲线吻合更好。     

弹性地基上水工结构各向异性Mindlin底板计算分析的无单元法（EFGM）

无单元法（element free galerkin method）是一种基于滑动最小二乘法构造插值函数的无网格数值方法。以该方法中插值函数及其导函数为基础,从变分原理出发,建立了弹性地基上正交各向异性Mindlin板的无单元法求解控制方程,其中弹性地基采用Winkler地基模型。对该理论方法进行了相应的程序实现,最后通过算例分析表明了提出方法用于水工结构中弹性地基板问题分析的可行性和有效性。     

近区锚喷结构的爆破振动特性研究

选用水泥砂浆和玻璃钢分别模拟岩石和锚杆,浇筑2.5 m×1.8 m×2.1 m尺寸的岩体模型,通过模型试验研究近区锚喷结构在掏槽爆破作用下的振动特性。利用测试锚杆测得不同设置情况锚杆上的应变波。试验结果表明,端锚锚杆中部锚固段与锚杆尾部自由段测得的振动波形和变形形式完全不同,中部锚固段振动幅值稍大;在不设置喷层和预应力时,尾部自由段的应变波规律性更强,且持续时间长;随着离爆源距离的增加,锚杆的振动频率和幅值衰减明显,但振动持续时间则稍有增长;通过小波变化的时频方法分析应变波的能量,临近工作面锚杆的振动能量大,但能量分布分散,振动时间有限,稍远的锚杆虽振动能量小,但能量集中,持续时间长;两种不同能量对锚喷结构产生不同的损坏模式。试验和实践发现,爆破容易造成附近喷层的损坏和锚杆的失效,钢纤维混凝土可增加喷层的抗动载性能,调整支护工艺也是减小爆破影响的有效方法。     

循环荷载下圆柱形桩与楔形桩复合地基工作性状对比试验研究

为探讨循环荷载作用下夯实水泥土圆柱形桩与夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状的差异,通过室内模型试验,并在桩顶及桩周土表面埋设微型土压力盒,进行循环荷载下夯实水泥土圆柱形桩和楔形桩的4桩复合地基及单纯软土地基工作性状对比试验,探讨循环应力比和加载周数对夯实水泥土圆柱形桩和楔形桩复合地基永久沉降、桩-土应力比的影响规律。研究软土地基加固方法对永久沉降和桩-土应力比的影响,揭示了循环应力比与桩-土应力比的关系。研究结果表明：采用夯实水泥土桩加固软土地基,能提高地基的临界循环应力比,增强地基抵抗循环荷载的能力;在相同的加荷周数和循环应力比的加载条件下,采用夯实水泥土楔形桩加固软土地基对降低地基永久沉降的效果比采用夯实水泥土圆柱形桩的效果要好,且楔形桩的楔角越大,降低永久沉降的效果越明显。循环应力比越大,桩-土应力比越大;桩-土应力比随楔形桩楔角的增大而增大,随加载周数的增加而降低,并存在一临界加载周数;当加载周数小于临界周数时,桩-土应力比随加载周数迅速降低;当加载周数超过临界周数时,桩-土应力比几乎不随加载周数的变化而变化。     

循环荷载作用下水泥土桩复合地基模型试验研究

设计并完成了循环荷载作用下水泥土桩复合地基的模型试验。对水泥土桩复合地基的竖向附加应力、桩土应力比、孔隙水压力及沉降等问题进行了研究讨论。结果表明,（1）水泥土桩加固饱和软基后发生了应力重分布;（2）循环荷载作用下复合地基桩土应力比受加荷周数、循环应力比和置换率等因素的影响较显著;（3）水泥土桩加固饱和软基降低了孔压值,减小了由于孔隙水压力的消散而产生的工后沉降;（4）水泥土桩复合地基在循环荷载作用下桩顶和桩间土变形并不协调,桩顶永久沉降小于桩间土永久沉降,且加荷周数越大这种趋势越显著。     

堆载下桩+地下墙水平承载组合基础模型试验研究

桩–地下墙组合基础是一种新型的水平承载基础,具有水平承载力高、造价低的优点。通过进行新型组合基础的室内模型试验,研究堆载作用下该组合基础内力及变形的规律,同时进行常规桩–承台基础的室内模型的比对试验,得到新型组合基础的变形控制机制,为进一步推广这种技术提供理论和实践依据。试验结果表明,(1) 组合基础相对于桩承台基础具有较高的水平承载力;(2) 组合基础主要由前墙受力,且组合基础桩身下部受力较小;(3) 组合基础与桩承台基础的变形性状不同,前者由于受较大负摩阻力作用,基础向堆载侧倾斜且呈整体下沉趋势,后者向远离堆载侧位移;(4) 上部荷载对组合基础水平承载力影响较小但增加基础的倾斜。     

循环荷载作用下水泥土桩复合地基变形性状分析

采用自行研制的油压式循环加载设备,对水泥土桩复合地基在循环荷载作用下的竖向变形进行了大比尺的模型试验。试验结果表明,在循环荷载作用下复合地基同样存在临界循环应力比,其值大于单纯饱和软基的临界循环应力比,而且受水泥掺入比的影响不显著。另外,在循环荷载作用下循环应力比和加荷周数对复合地基竖向变形有显著的影响。     

基坑支护结构的空间分析

对基坑支护结构的空间分析与计算进行了探讨。提出了空间弹性抗力法的概念,建立了空间分析的计算模型,将弹性抗力法应用于基坑支护结构完全意义上的三维空间计算。对影响整个支护系统受力和变形的各种因素进行了分析,得出了相应的结论,可供工程实践参考应用。     

刚性基础下复合地基褥垫层细观工作机制

垫层是保证变形协调、实现复合地基荷载合理分配的关键组件。但目前对垫层细观工作机制的认识还不够深入,参数选取主要依赖经验。为了进一步揭示垫层协调工作机制,利用自制试验装置进行了3种不同填料高度下的砂垫层可视化平面应变试验。结合2D DEM数值正交试验,揭示了不同尺寸参数组合下垫层的3种变形形态及其细观力链分布特征,指出变形形态与垫层相对厚度（厚度与桩间净距的比值）有关,并提出了按相对厚度控制垫层参数选取的建议。同时,通过垫层细观工作机制分析,提出垫层协调性能的评价指标,利用正交试验分析得到了垫层厚度与桩间净距是影响垫层变形协调能力的显著因素,给出了指标的取值上限值以指导垫层参数设计。     

Probabilistic comparative analysis between design rules of a shallow foundation safety

ABSTRACT

A fact that is generally overlooked in many geotechnical uncertainty analyses is that input data of the model may be correlated. While this correlation may influence the system response, epistemic uncertainties i.e. lack of knowledge of this correlation appears as a risk factor. This paper discusses how a negative correlation between cohesion (c’) and friction angle (Ø’) with their associated uncertainties can influence both the bearing resistance of a shallow strip foundation footing and the estimation of its safety. A probabilistic approach that considers both the negative correlation and the uncertainty is used in this work as a reference. This method is compared to Eurocode 7 variants that do not for the correlation. These variants, resistance and material factoring methods appears to be more or less conservative depending on the negative correlation degree between (c’–Ø), their associated uncertainties and soil configurations. Finally, the proposed probabilistic comparison shows that the material factoring method is more conservative than the resistance one.     

水泥土桩复合地基桩土应力比的解析算法

选取常用的双折线荷载传递函数,推导出一组轴向荷载-沉降曲线的解析算式,从而用其来表征桩的荷载-沉降曲线;选取双曲线函数来表征地基土的荷载-沉降曲线,推导出了水泥土桩复合地基中考虑桩-土相互作用的桩土应力比的解析算式,并讨论相关参数对桩土应力比的影响。研究结果表明,水泥土桩复合地基桩土应力比不仅与桩周土的特性有关,而且还受到桩体尺寸、弹性模量和复合地基所受的总荷载的影响。其结果为复合地基桩土应力比的计算提供了一种新思路。