考虑变形影响的基坑土压力计算方法

土压力的分布和大小与变形密切相关。分析了目前考虑变形的土压力设计计算方法,并提出了考虑变形的土压力计算模型,对两个工程实例进行了计算分析,计算所得的主动土压力和被动土压力都在合理的范围内,显示出了该方法的合理性。     

考虑挡墙位移非线性影响的土压力计算模型

针对传统土压力理论不能考虑挡墙位移对土压力计算影响的事实,建立了一个能考虑挡墙位移非线性影响的土压力计算模型,并讨论了模型中参数的影响和计算方法。离心模型试验表明,应用提出的模型的计算成果与试验实测值符合,该模型能较准确地考虑挡墙位移对土压力的非线性影响,从而为基坑开挖中的土压力计算提供了一种新的计算方法。     

基于水平承载桩土抗力计算的挡墙土压力计算模型

为了考虑挡墙位移与深度对土压力大小及分布规律的影响,使计算结果更加接近实际情况,根据水平承载桩土抗力计算方法建立了可以考虑位移及深度非线性影响的挡墙土压力计算模型,并对其主要参数水平地基系数KN的取值进行了分析。通过对计算模型的试验验证显示:该模型能比较准确地计算土压力的大小,并且能够较好地反映土压力随深度的分布规律。表明该方法简便、实用,可为挡墙设计土压力的计算提供一定参考。     

挡土墙发生位移情况下的土压力计算

挡土墙在发生变形位移情况下的土压力计算在工程设计中有着重要的意义,而目前的理论不能对这一情况进行分析计算。在分析土压力随墙体位移变化而变化的规律的基础上,建立了能反映主动土压力和被动土压力的统一的考虑墙体位移的模型,并进行了研究分析,深化了对挡墙土压力的认识。     

深基坑双排桩支护结构设计计算方法研究

考虑了土压力的空间效应,分析并计算了冠梁对双排桩支护结构的变形协调作用;考虑了滑移面和排距对作用在前后排桩上的土压力的影响,在弹性地基梁法的基础上,提出了一种新的双排桩支护结构设计计算模型。将理论计算结果与工程实测资料进行了对比分析,结果表明应用该计算模型进行计算,能得到有效的计算结果。     

考虑注浆作用的矩形顶管竖向土压力计算模型

针对矩形顶管上竖向土压力计算模型研究较少的现状,借助Terzaghi土压力计算理论,结合矩形顶管工程特点建立了考虑注浆作用的矩形顶管竖向土压力计算模型,提出了改进的竖向土压力计算公式;依托苏州某矩形顶管工程中竖向土压力实时监测数据,探究了其变化规律并验证了该计算公式的准确性.研究结果表明:土体中的剪切带从管道外壁两侧产...     

深基坑排桩支护结构空间共同变形分析

考虑深基坑支护结构中圈梁、腰梁、排桩、支撑和地基的空间协同作用,建立了基于共同变形理论的有限元三维分析模型,明确了土压力及地基等效刚度的计算方法。结合工程实例,分析了带圈梁的排桩支护结构的内力、位移及土压力分布规律,并与二维平面分析结果进行了比较,验证了计算模型的合理性和三维分析的必要性。     

挡土结构上的土压力和水压力

总结和分析了在静水压力、稳定渗流和超静水压力作用下,挡土结构上水土压力的计算方法,通过实例说明了水土分算与水土合算结果的差异及考虑水的渗流作用和超静孔压力作用对挡土结构上总压力计算的影响,并强调应进行控制挡土结构稳定的临界状态分析。     

基于水平土拱效应的桩间挡土板土压力计算研究

为了研究桩间存在土拱效应的挡土板土压力,本文根据桩间土拱的静力平衡条件和拱脚处土体强度条件,建立计算模型,得出了桩间土拱形状的空间函数。在分析桩间土拱形状的基础上,确定了桩间土体的滑裂面,从理论上推导出了桩间挡土板土压力计算公式。对影响土压力大小的各种参数进行了分析得出:在不同参数条件下,将其与朗肯土压力进行比较。结果表明在其他因素不变的情况下,挡土板土压力大小受桩间距影响最大,它随着桩间距的增大而增大。土压力明显小于朗肯土压力,说明考虑土拱效应的土压力计算方法使挡土板设计更加经济准确。     

临近地下室外墙影响下的挡土墙空间土压力研究

目前关于临近地下室外墙影响的挡土墙空间土压力的计算理论的研究还比较少,原有的平面应变条件下的理论不能满足挡土墙的长高比B/H较小时的挡土墙土压力计算要求。通过将土拱效应原理引入顾慰慈[8]建立的空间土压力计算模型,建立了考虑土拱效应的临近地下室外墙影响的空间土压力计算模型,根据挡土墙和地下室外墙的间距与土体破裂面状态的关系将该模型分为3种情况,并将各模型划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观地看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可以看出,当空间效应存在时,考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力,同时可以看出,考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置要高,挡土墙长高比B/H越小,空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。     

刚性挡土墙主动土压力颗粒流模拟

将土体离散为具有滑动连接模型的刚性条块,用颗粒流PFC2D程序数值从细观力学角度模拟了墙体平移(T)、绕墙底转动(RB)和绕墙顶转动(RT)位移模式下不同位移大小时刚性挡土主动土压力分布。模拟结果表明：刚性挡墙主动土压力非线性分布、墙土间外摩擦角和土体剪切角或内摩擦角对土压力有很大影响;墙体绕顶部转动时,大约0.3倍墙高以上的主动土压力大于静止土压力产生土拱效应;模拟计算值与模型试验实测数据吻合比较好,具有一定的理论价值。     

基于Mindlin解的土压力位移计算模型

以不同土压力状态与静止土压力状态时的压力差值计算分布力,基于Mindlin应变解建立了任意土压力变化下的土体侧向位移计算模型,计算得到土体达到主动极限状态下土体位移和达到被动极限状态下的土体位移。通过编制的程序研究了不同计算参数对土体达到主（被）动极限状态下土体位移的影响规律,包括土的内摩擦角、黏聚力、计算深度、计算宽度等,研究了土体主动极限位移和达到被动极限位移相关性规律。通过模型试验的实测资料验证了土压力位移计算模型的有效性和合理性。利用计算模型可以得到不同位移限值要求下的侧向土压力,从而为不同工程中土压力的合理取值提供了理论依据。     

群桩-土-承台非线性共同作用固结过程分析

基于固结有限层的考虑提出了土体固结的桩-土-承台非线性共同作用分析方法。在此基础上,介绍了相应的计算程序CPRI的实现过程,给出了主程序计算框图和桩土承台支撑体系计算子程序框图。通过程序CPRI检验和算例分析,验证了程序的正确性。程序CPRI可以给出不同时刻桩-土-承台支撑体系的竖向位移、孔压、桩顶反力和土体反力变化的情况,从而模拟了非线性共同作用下固结的全过程。     

扩展剑桥模型参数的优化选择及其应用

在有限元计算中合理选取土的本构关系与模型参数,对于计算成果的可靠性是十分重要的。剑桥模型是一个应用广泛的弹塑性模型,其参数一般是通过室内试验来确定的。通过建立扩展剑桥模型在三轴条件下的弹塑性本构关系的表达式,并以此为依据,利用数值模拟常规三轴试验和单向压缩试验过程并利用正反分析技术优化求解剑桥模型参数,在小浪底大坝固结计算的应用中证明了这种方法的合理性与实用性。     

Numerical analysis of the miniature piezocone penetration tests (PCPT) in cohesive soils

An analytical model to simulate the penetration of the piezocone penetrometer in cohesive soils is presented here. The elasto-plastic coupled field equations of the saturated cohesive soils (given by Voyiadjis and Abu-Farsakh) is used in this analysis. The numerical simulation of the piezocone penetration is implemented into a finite element program. The analytical model is used to analyze the miniature piezocone penetration tests (PCPT) conducted at LSU calibration chambers. Simulation of the piezocone penetration is done for two cases. In the first case, the soil–penetrometer interface friction is neglected, while in the second case, the soil–penetrometer interface friction is taken into consideration. The constraint approach is used to model the soil–piezocone interface friction in which the Mohr–Coulomb frictional model is used to define the sliding potential. Analysis is done for three different soil specimens with different stress histories. The results of the numerical simulations are compared with the experimental measurements of the miniature piezocone penetration tests (PCPT) in cohesive soil specimens conducted in LSU calibration chambers. The resulting excess pore pressure distribution and its dissipation using the numerical model are compared with some available prediction methods. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

A simplified analytical method for soil penetration analysis

A new one-dimensional model for penetration analysis of a rigid projectile into a soil target is presented. The soil medium is represented by a set of discs of constant thickness, responding in the radial direction under plain strain regime. When penetration through a typical disc occurs, the projectile displaces soil material and a radial plastic shock wave propagates in the disc. The interaction pressure between the projectile and soil material is compatible with the motion of the contact boundary, between them. The instantaneous resistive force is obtained by summation of the contributions of all the discs which are in contact with the nose surface of the projectile. Soil is considered as a ‘floating’ ideally locking material, in which the locking volumetric strain is adjusted to the physical stress–strain properties of the soil material. Friction between projectile and soil is assumed to be negligible. Comparison is made with both twodimensional computer program results and experimental data, and very good agreement is observed. Comparison with other analytical methods reveals that the present model most closely resembles existing experimental results and permits further analysis of the problem as predictions of target response and of stress distribution on the projectile nose. The calculations require very small amounts of computer time. Analysis with the present model yields an efficient and comprehensive means to analyse penetration and perform parameter analysis.     

刚性桩复合地基垫层对桩土应力比影响分析

从极限平衡理论角度对刚性桩复合地基中垫层作用机理进行分析,提出桩顶垫层厚度、垫层材料内摩擦角等参数对桩土应力分担的控制公式,推导出在已知表面应力情况下考虑桩土共同作用的桩土沉降计算公式,在此基础上提出一种桩土应力比的迭代计算方法。编制程序实现对算例的计算,总结分析计算结果并与实测值进行对比验证。     

土壤水分特征曲线在天然气水合物开采数值模拟中的应用探讨

在使用TOUGH+HYDRATE程序进行水合物开采数值模拟时常用van Genuchten模型计算毛管力,而毛管力大小直接影响水合物开采过程中的产气和产水,因此在数值模拟过程中正确选用模型参数尤为必要。我国某海域天然气水合物储层为未胶结泥质粉砂储层,常规的毛管力测定方法如压汞法、离心法等对该类岩心并不适用,如何测定该类岩心的毛管力并将其应用于van Genuchten模型参数选取具有重要意义。本文探讨了如何应用土壤水分特征曲线测定实验间接获取该类岩心的毛管力数据,为验证该方法的可行性,本文对参考文献[7]中公开的粉砂土壤水分特征曲线测定实验数据进行换算和拟合后得到T+H程序所需的van Genuchten模型参数,结果可为泥质粉砂储层水合物产能研究工作提供参考。     

Numerical and experimental studies of pressure-controlled cavity expansion in completely decomposed granite soils of Hong Kong

Compaction grouting is the injection of a viscous grout into a soil under high pressure, which then densifies the surrounding soil by reducing void space. Laboratory and field tests of compaction grouting have been carried out. In this paper, a numerical model is used to simulate the compaction grouting process with the primary purpose of investigating relationships among various control parameters, such as injection pressure, void ratio and excess pore water pressure at various radial distances from the injection point. The compaction process is treated as a cavity expansion process in the numerical simulation. The soil is modelled with an elasto-plastic Mohr–Coulomb model using the commercial finite element program ABAQUS. In addition to numerical simulations, pressure-controlled cavity expansion laboratory tests were carried out on completely decomposed granite (CDG) soil specimens. Data collected from laboratory tests are compared with the finite element simulation to validate the finite element analyses. Factors that control the compaction process, such as the coefficient of earth pressure (K), initial void ratio, number of loading cycles and effective confining pressure, are explored in the numerical simulations.