波浪荷载作用下软土强度软化的加固处理

为加深长江口航道,在上海港附近的海洋软土地基上建造了防波堤。防波堤为重力式结构,采用预制半圆形混凝土沉箱。施工期间一场风暴潮的袭击导致部分已安装好的沉箱失稳破坏。本文对取自现场的原状土样进行了动三轴试验研究,结果表明：堤坝失稳是由基础下方的软土层强度弱化引起的。在此基础上设计了地基加固方案,采用打设竖向排水板联合堆载预压的方法提高地基软土的强度。在随后的强风暴下防波堤保持了较好的稳定性,证明这种地基处理方法是有效的。     

波浪荷载作用下软土强度软化的加固处理

为加深长江口航道,在上海港附近的海洋软土地基上建造了防波堤。防波堤为重力式结构,采用预制半圆形混凝土沉箱。施工期间一场风暴潮的袭击导致部分已安装好的沉箱失稳破坏。本文对取自现场的原状土样进行了动三轴试验研究,结果表明：堤坝失稳是由基础下方的软土层强度弱化引起的。在此基础上设计了地基加固方案,采用打设竖向排水板联合堆载预压的方法提高地基软土的强度。在随后的强风暴下防波堤保持了较好的稳定性,证明这种地基处理方法是有效的。     

波浪作用下成层海床孔隙水压力响应的简化分析

采用不排水条件下孔隙水压力发展模式,作为Terzagh i一维固结方程中考虑波浪循环作用所引起的孔隙水压力源项,对于成层海床建立了推广的一维动力固结方程,运用数理方程中的分离变量法与G reen函数求解了成层海床在波浪作用下残余孔隙水压力的发展规律,进而对成层海床的液化势进行了评判。对比计算与分析表明,海床表层土的渗透性及其厚度对于海床的整体抗液化性能具有显著的影响,低渗透性的表层导致海床孔隙水压力的显著积累,此时表层置换法是防治液化的有效途径。     

地震作用下防波堤结构地基液化及变形分析

采用有限差分软件FLAC3D,对防波堤结构地基地震响应进行了分析和计算,重点给出了地基液化程度和变形情况。计算结果表明:在强度较小地震作用下,防波堤结构地基破坏的程度较小,可以正常使用;在较强地震作用下,防波堤结构地基出现了较明显的孔压增长和位移变化。当地震加速度峰值提高到0.2 g后,防波堤地基出现明显液化现象,液化区域主要集中在右侧上层。地震引发的防波堤变形对结构整体安全影响较小,对安全性影响的主要因素是砂土液化,会造成结构不同程度的破坏。     

液化土层上建筑物不均匀震陷的数值研究

饱和砂土地基在地震作用下液化引起的建筑物的不均匀沉降是地震破坏的典型特征之一,会导致建筑物倾斜和失效。建立模拟液化引起不均匀震陷的数值方法对结构抗震设计和工程减灾尤为重要。基于对不均匀震陷机制的认识,对可液化地基上某建筑物模型在输入地震波作用下的震陷情况进行了数值模拟试验,分析了不均匀震陷发展过程中地震动输入、基底动应力、孔隙水压力、地基压缩模量和结构沉降之间的关系,并提出一套数值计算液化引起地基不均匀震陷的方法。结果显示:(1)使用的孔压模型能够模拟孔压在不规则荷载作用下的上升,且能够反应固结比对孔压的影响,以及记录结构地基土体真实的孔压发展过程;(2)计算方法使用的压缩模量模型能够反应由孔压变化引起的时程变化;(3)计算方法能够跟踪记录土层变形随孔压上升的时程变化。     

软土地基核电厂房动力响应振动台试验

为了分析软土地基－筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基－筏基础－核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土－筏基础－核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土－结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土－结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。     

波浪荷载作用下海底隧道-孔隙海床的动力分析

孔隙海床在波浪荷载作用下其有效应力减小、孔隙水压力增加,这将影响孔隙海床中隧道的稳定性,因此,研究在波浪荷载作用下孔隙海床与隧道的动力响应具有重要的工程意义。本文基于Biot的动力固结理论和弹性动力学理论建立波浪荷载作用下孔隙海床与海底隧道的动力分析模型,并同时考虑海底隧道与海床之间的接触效应、边界效应等对海底隧道内力的影响。最后通过变换海床的变形模量、渗透系数和海底隧道的半径、埋深等,观察其对海床土孔隙水压力和海底隧道内力的影响,为海底隧道的设计提供依据。     

某沿海软土地区核电厂核岛天然地基及桩基抗震承载力分析

针对我国核岛厂房建设尚没有采用桩基础的现状,以某拟建核电厂嵌岩桩加固后的软土地基为研究对象,采用滑面应力法确定地基天然承载力,采用等效线性法描述近场地基非线性特征,粘性人工边界模拟辐射阻尼效应及考虑桩土效应影响的节点耦合,建立了桩-土-结构动力相互作用模型,并通过有限元分析计算得到静力、地震作用下桩体内力分布,给出满足抗震承载力要求的配筋方案。研究结果可为类似条件下的核岛厂房软土地基处理方案的抗震设计提供借鉴与参考。     

近断层地震下可液化场地土反应的数值模拟

液化条件下场地土大变形是造成工程结构失效的主要原因之一。文中以某高速公路特大桥的可液化岸坡近场场地为研究对象,基于PL-Finn液化本构模型,利用FLAC 3D程序对其在地震作用下的动响应全过程进行了数值模拟分析。结果表明,PL-Finn模型可较好地反映地震过程中孔隙水压、液化区的变化规律,并能较好的预测液化后场地土的变形规律。液化引起的地基土大变形对桥梁桩基的影响需引起重视。     

海上风电结构地基土动应力变化规律研究

以承受水平荷载为主的海上风力发电机在风、浪等荷载的共同作用下其结构—地基系统具有复杂的受荷特性,使得基础周围的地基土表现出复杂的应力变化特性。本文通过数值计算分析了海上风机上部结构所受水平荷载与波浪荷载的作用方向夹角以及荷载频率对地基土应力状态的影响,揭示了海上风机单桩结构地基土的典型应力时程变化及分布规律。结果表明海上风电结构地基土的应力幅值大小和主应力方向角都在发生变化,上部水平荷载与波浪荷载间的夹角以及二者的频率都对地基土的应力状态,特别是主应力方向角的旋转产生了很大影响。     

地震作用下加筋土挡墙整体稳定性分析

为研究软土地基上加筋土挡墙在地震作用下的稳定性,通过有限差分软件建立了高度为10 m的加筋土挡墙数值模型,并对其施加坡顶超载和地震荷载,分析了回填土黏聚力（0 kPa、5 kPa、10 kPa、15 kPa、20 kPa）、内摩擦角（25°、30°、35°、40°）、底部筋材长度（6 m、8 m、10 m、11 m、12 m、14 m）以及筋材位置对加筋土挡墙地震稳定性的影响。结果表明：加筋土挡墙的地震整体稳定性系数随墙后回填土的内摩擦角及黏聚力的增大近似线性增长;地震整体稳定性系数随着筋材布置间距的增大而减小,筋材应布置在边坡位移最大点位附近;地震整体稳定性系数随底部筋材长度的增加先升高后趋于稳定。     

龙门山断裂带金河磷矿剖面断层泥的低速至高速摩擦性质研究

本文对龙门山断裂带金河磷矿浅钻岩芯中的三种断层泥开展了低速到高速摩擦滑动的实验研究,并对实验变形样品开展了BET比表面积研究.摩擦实验在干燥和孔隙水压条件下开展,速率范围涵盖20 μm·s^-1~1.4 m·s^-1.实验结果显示,三种断层泥在干燥条件下的摩擦性质差别不大,但在孔隙水压条件下,三者的中低速摩擦强度与层状硅酸盐矿物的种类而非总含量紧密相关,蒙脱石和伊利石相比绿泥石更能有效地弱化断层.三种断层泥在孔隙水压条件下存在中低速率域的速度强化,暗示着对断层的加速滑动存在一定的阻碍作用.孔隙水压下,黄绿色和灰绿色断层泥的初始动态弱化非常迅速并伴随断层泥层的瞬时扩容,凹凸体急剧加热导致的局部热压作用可能是造成这种力学行为的物理机制.在经历高速滑动之后,三种断层泥在干、湿条件下的BET比表面积都显著降低,暗示着可能发生了颗粒烧结.中低速域内,孔隙水的存在使得断层泥呈现分散式的剪切变形,BET比表面积的增加因此比干燥条件下更加明显.对表面能的估算表明,颗粒磨碎所消耗的能量至多不超过摩擦力做功的8%,暗示着断层作用中颗粒磨碎所占的能量比例较低.

     

在偶然强荷载作用下混凝土重力式平台的塑性破坏分析

本文采用弹性地基—刚塑性模型,对在波浪、地震、浮冰、湍流等几种荷载作用下的重力式平台进行了塑性破坏分析,给出了临界荷载和破坏形式。通过求解建立的平衡方程组,给出了平台的最大变形和残余变形。     

固体颗粒不可压缩时饱和局部非均匀土孔压动态响应分析

为了分析微细观非均质结构对土体宏观力学特性的影响,本文基于有关局部非均质土波动理论的最新研究成果,推导了不考虑固体颗粒压缩性时,能描述局部结构对孔压增长和消散过程影响的动力学模型。针对周期荷载作用下的一维饱和土层,获得了孔隙水压分布的解析解。分别以松弛时间和荷载频率为变量,定量分析了这两参数对孔隙水压发展的影响趋势,并确定这两者影响孔压发展的敏感区间。     

渗透固结方法分类的探讨

在分析饱和软土地基不同排水固结处理方法的基础上,将饱和软土渗透固结按其作用机理的不同区分为压缩型固结和渗透力型固结;渗透力型固结又分为减压型和加压型两种形式,将真空预压归类于减压型渗透力固结。提出了超稳定渗流孔隙水压力的概念,得出了渗透力型固结的过程就是超稳定渗流孔隙水压力逐渐转化为有效应力的过程的结论;建立了渗透力型固结沉降计算的简化方法。并对渗透固结处理软土地基的若干问题进行了分析和讨论。     

层状饱水软土地基三维非轴对称动力响应分析方法

将饱水软土地基视为两相介质、考虑水的渗流和土骨架9变形的耦合作用，用Fourier展开和Hankel积分变换分析三维非称对称饱和弹性土层波动方程，用刚度矩阵方法，建立了层状饱和软土地基三维非轴对称动力响应的解析分析方法。以数值算例对比分析了单相土介质与两相饱和土介质三维非轴对称稳态动力响应，结果表明：在饱水软土地基动力响应分析中应该考虑土体中孔隙流体的影响。     

软土层厚度对地铁车站结构地震反应的影响规律研究

为了明确软土层厚度对地铁车站结构地震反应的影响规律,本文中对常见的两层三跨岛式地铁车站结构侧向和底部地基中存在不同厚度软土层时9种软场地条件下地铁车站结构的地震反应进行了数值模拟分析。由本文和作者之前对软土层埋深影响地铁车站结构地震反应的共同研究结果来看：软土层位于地铁车站结构侧向地基时对地铁车站结构的抗震是非常不利的,尤其是软土层位于地铁车站结构侧向地基底部时最为不利,而当软土层位于地铁车站结构底部地基中时对其抗震性能一般是有利的,起到消能减震的作用;当软土层位于地铁车站结构侧向地基顶部时,随着软土层厚度的变大,对地铁车站结构抗震性能的影响越是不利且影响程度越大,而当软土层位于地铁车站结构侧向地基底部和底部地基中时,软土层厚度的变化对地铁车站结构抗震性能的影响规律并不具有很好的一致性。     

桩土共同作用下桩长对结构抗震性能影响分析

桩基础是松软深厚地基上高层建筑的主要基础形式,其长度直接影响高层建筑的抗震性能。尽管桩基础有较广的应用范围,但桩长与结构整体抗震性能的相关性研究还颇为少见。根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构共同作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入,在其他条件不变的情况下选择各种桩长进行计算,根据计算结果分析讨论在该模型条件下桩长选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出优化方案。     

复杂地基条件下桩-土-核岛结构相互作用模型研究

合理有效地模拟桩-土-结构动力相互作用是软土地基条件下核岛厂房结构抗震适应性分析及地基处理的关键环节。以某拟建核岛厂房实际工程为研究背景,结合SuperFLUSH软件平台,以Goodman单元模拟桩与桩周土间的接触效应,采用等价线性法描述近场软土地基非线性特性,并在模型底部和侧面引入黏性边界模拟半无限地基辐射阻尼效应,从而建立土质地基条件下桩-土-核岛结构相互作用分析模型。进而,通过对原状地基和嵌岩桩处理地基条件下核岛厂房的楼层反应谱、结构节点相对位移（绝对值）的对比分析,探讨考虑桩-土间接触效应的嵌岩桩基对核岛厂房结构的影响规律。研究成果可为实际工程中类似土质地基条件下核岛厂房结构的地基处理提供参考。     

中国软土及其动力学特性研究的概况

软土由于具有强度低、渗透性小、压缩性高、欠固结以及流变效应等不利于工程建设的特性,通常不被选做天然地基。但当软土以建筑环境或地基夹层存在时,对工程会带来一定的危害。在动力的作用下,软土表现特殊的力学行为,在地震作用有时会产生震陷;位于表层的软土放大效果显著;位于底层的软土有时具有隔震的作用。由于软土在动力学实验方面存在一定的困难,并且缺少软土场地的强震记录,使得这方面的研究受到一定影响。简要介绍了软土的成因及工程特性;总结和归纳了国内外软土的动剪切模量比和阻尼比以及剪切波速等动力学参数的特征,评述了软土动本构关系和地震反应特性等方面的研究进展,在此基础上提出了目前需要进一步开展研究的问题。该项工作对从事软土研究的科技工作者有一定的参考价值。