插入式基础真型抗拔试验研究

对一种新型杆塔基础--插入式基础进行了大量抗拔室内真型试验,分析了影响插入式基础抗拔极限承载力的各种因素。试验结果表明：角钢在发生屈服前,角钢与混凝土间的拉拔力与角钢的种类无关,荷载-相对位移曲线几乎重合;而一旦角钢发生屈服,由于抗拉屈服强度的不同,角钢的种类对抗拔极限承载力的影响将很大;角钢的抗拔力随着角钢埋入长度的加大而增加;混凝土强度越高,埋入角钢间的摩擦力越大,则抗拔极限承载力越大;配筋率对埋入角钢的抗拔极限承载力影响不大。     

塔克拉玛干沙漠输电线塔装配式基础试验研究

为研究新疆塔克拉玛干沙漠地区输电线路工程中的组合装配式杆塔基础承载特性,开展了2种尺寸规格共4个基础在上拔与水平力组合作用下的现场试验,得到了基础顶部和基础底板的荷载-位移曲线、基础底板土压力变化规律。结果表明：上拔与水平力组合作用下,基础顶部上拔荷载-位移曲线为缓变型、水平荷载-位移曲线近似为直线;由混凝土底板和角钢支架所构成的组合装配式基础因自重轻、基础底板上覆沙体结构松散,使得基础的抗倾覆承载能力低。由混凝土底板和角钢支架组成的装配式基础各部件具有良好的协同工作性能,但水平荷载对装配式基础的承载性能影响大。根据基础上拔极限承载力试验值,采用柱式破裂面力学计算模型得到风加沙柱面平均摩擦阻力为2.6 kPa     

坝体岩基-橡胶粉改性混凝土现场抗剪（断）试验研究

坝体岩基与混凝土间的抗剪（断）参数关系着大坝的设计和运行安全。利用橡胶粉能够增大混凝土内部各质点的摩擦和能量耗散的特性,结合淌水崖水库,通过现场试验,比较了普通混凝土和橡胶改性混凝土与岩基的抗剪（断）性能。结果表明：橡胶改性混凝土与岩基的抗剪断和抗剪性能均优于普通混凝土。橡胶改性混凝土与岩基的抗剪断摩擦系数为1.344,普通混凝土与基岩的抗剪断摩擦系数为0.790,抗剪断摩擦系数提高了70.1%;橡胶混凝土与岩基的凝聚力与普通混凝土基本相当。就抗剪参数而言,橡胶改性混凝土与岩基的抗剪摩擦系数为1.108,普通混凝土与基岩的抗剪摩擦系数为0.683,抗剪摩擦系数提高了62.2%;橡胶混凝土与基岩的凝聚力几乎是普通混凝土的两倍,橡胶混凝土与岩基的凝聚力为0.138 MPa,而普通混凝土的凝聚力则为0.061 MPa。分析探讨了橡胶粉能够改善混凝土与坝体岩基抗剪和抗剪断性能的机制,为提高坝体岩基-混凝土的抗剪（断）参数提供了一种有效的技术措施。     

风积沙地基装配式偏心基础抗拔试验研究

在毛乌素沙漠中开展装配式偏心基础在上拔、上拔+水平力组合荷载作用下的现场试验研究。根据试验加载过程中监测的基础顶部位移、地表竖向位移及基础底板土压力数据,分析基础顶部的荷载-位移特性,研究装配式偏心基础的抗拔承载机制。结果表明,（1）在上拔、上拔和水平力组合作用下,基础顶部上拔和水平位移曲线均呈二阶段的承载特性;（2）当仅受上拔荷载作用时,基础偏心引起的附加弯矩,使得基础底板产生偏转,基础及底板上覆部分沙土自重抵抗上拔荷载,而在上拔和水平力组合荷载工况下,基础偏心引起的附加弯矩小,与上拔荷载工况相比,基础极限抗拔承载力提高8.7％,即在组合荷载工况下装配式偏心基础能够发挥更多的沙土来抵抗上拔荷载;（3）根据装配式偏心基础的抗拔承载机制,引入外荷载合力作用线与支架作用线之间的夹角δ来反映水平荷载对装配式基础抗拔破坏因子的影响,其影响规律为装配式基础的抗拔破坏因子随δ增加而降低。     

软黏土中吸力式沉箱基础竖向抗拔承载特性试验研究

吸力式沉箱基础可以作为张力腿平台(TLP)的锚固基础,主要受上拔荷载作用,其抗拔破坏模式是分析吸力式沉箱基础抗拔承载力关键,目前对吸力式沉箱基础竖向抗拔承载机制研究尚不够深入。通过一系列室内模型试验,研究软黏土中吸力式沉箱基础抗拔承载特性,给出吸力式沉箱基础两种破坏模式,即顶部张力破坏模式和底部张力破坏模式。试验结果表明,顶部张力破坏模式时沉箱顶部负压与底部负压接近相等,承载力随沉箱顶部负压增大而增大,沉箱抗拔承载力由沉箱自重、内外摩擦力与沉箱顶部反力组成;当形成底部张力破坏模式时沉箱承载力随沉箱底部负压增大而增大,沉箱抗拔承载力由沉箱和土塞自重、外摩擦力以及底部反力组成;当达到极限荷载时沉箱顶部及底部负压均小于不排水剪切强度Su,沉箱顶部与底部反向承载力系数均小于1.0。最后提出考虑沉箱内顶部负压作用下吸力式沉箱基础抗拔承载力计算方法,揭示了软黏土中吸力式沉箱基础抗拔承载机制,为吸力式沉箱基础抗拔承载力分析以及工程设计提供参考。     

中密风积沙地层金属装配式基础抗拔模型试验与承载力改进计算方法

金属装配式基础因施工方便与综合造价低而被越来越多地应用于风积沙地区输电线路基础工程。针对中密风积沙开展全模和半模抗拔模型试验,研究了不同深宽比下基础的上拔荷载-位移特性和抗拔破坏模式。结果表明,抗拔荷载-位移关系曲线随着基础深宽比λ变化而改变。当λ=1.0时,曲线呈缓变型;当λ=2.0～5.0时,曲线呈软化型。随着λ的增大,抗拔拔承载力随之增大。在加载过程中,地表以基础顶部为中心逐渐形成近似为圆形的隆起区域,隆起程度随着上拔位移增大而不断增加,最终形成整体破坏,此时滑动面贯穿地表;通过半模试验观测的上拔土体滑动面子午线可用直线方程近似描述,且抗拔角随着λ的增大而减小。根据上述试验结果,基于Veesaert滑动面摩擦强度理论和极限平衡原理,提出了金属装配式基础的抗拔承载力改进计算方法,计算结果相较于土重法和剪切法更接近试验值,且离散程度更小。     

上拔扩底基础与地基土体承载特性差异性分析

工程中多采用基础上拔静载试验中基础顶部荷载-位移曲线获取基础的承载力,忽略了基础周围土体的变形破坏过程,而实际工程中均是基础周围地基土体发生破坏。为研究扩底基础与其周围土体在抗拔承载特性方面的差异,以黄土地基中的9个扩底基础为研究对象,通过现场全尺寸基础的上拔静载试验,分别获得基础顶部与地表的上拔荷载-位移曲线,并进一步对基顶与地表处的荷载-位移曲线变化特征、抗拔承载力取值进行对比分析。结果表明,两处的荷载-位移曲线变化特征相似,相同上拔荷载作用下地表处的位移量均小于基础处位移量,差异以初始弹性阶段变形最为突出;两者在弹性极限荷载QL1取值方面,相差较大,但随着地基基础由弹性向塑性发展,差异逐渐减小,两者塑性极限荷载QL2取值基本相同。结合上拔扩底基础的破坏模式,分析出上述差异主要由于基础与周围土体之间变形不协调所致,加载初期基础顶部的上拔位移包括基础拔出量和上部土体压缩量,当上部土体压密后压缩变形消失,地基基础成为一个整体,上拔基础与周围土体的变形趋于协调。     

青藏铁路沱沱河段路基边坡植物护坡根系力学强度试验研究

以青藏铁路沱沱河段路基边坡作为试验区,且在试验区路基边坡两侧种植了乡土护坡草本植物垂穗披碱草,通过对种植在试验区路基阴坡、阳坡生长5年的垂穗披碱草,做了野外原位根系拉拔试验,获得了垂穗披碱草根系抗拔力。研究表明:种植在阳坡的垂穗披碱草根系抗拔力为3088N,阴坡抗拔力为2352N,即种植在阳坡的垂穗披碱草根系抗拔力显著大于阴坡,影响其抗拔力大小的主要因素与土壤含水量及其变化有密切关系,试验区阳坡接受光照时间、程度均强于阴坡,试验区阳坡坡面土壤水分蒸发量大于阴坡这种差异形成阴坡、阳坡坡体土壤含水量不同的主要原因;垂穗披碱草根系抗拔力大小与须根数量、根径、根长、株高、根表面积、分蘖数之间均呈线性关系,其中抗拔力与须根数量之间呈显著性线性相关,阳坡垂穗披碱草抗拔力随根系数量增加的幅度显著大于阴坡,即当须根数量为40～60条时,阳坡垂穗披碱草的抗拔力集中分布在11～25N,阴坡抗拔力分布在8～15N;当须根数量为60～140条时,阳坡垂穗披碱草的抗拔力分布在30～70N,阴坡抗拔力为20～50N。根据路基边坡阴坡、阳坡垂穗披碱草根系抗拔力试验结果,评价了阴、阳两种坡向条件下垂穗披碱草根系护坡力学贡献,这对青藏铁路路基边坡种植草本植物实现该边坡与周边自然生态环境之间的协调发展具有理论指导意义。     

混凝土用后锚固件抗拔承载力检验的技术探讨

根据大量工程检验实践和国内外的研究成果,探讨了混凝土用后锚固件抗拔承载力现场检验的控制标准问题,提出了混凝土用后锚固件抗拔承载力现场检验的试验荷载和位移量双指标控制观点,最大试验荷载确定方法及位移量控制标准,经实践验证是切实可行的。     

饱和黏土中抗拔桩上限承载力分析及土塞效应

构造了抗拔桩上限分析机构,对饱和黏土中闭口桩与开口管桩抗拔承载力进行了上限计算,通过与弹塑性有限元、下限法及API方法进行对比说明了其合理性,并与实测资料对比验证了此方法的可靠性。研究了长径比、桩壁粗糙程度、土体强度非均匀性和土塞高度对抗拔承载力的影响,拟合出了闭口桩的抗拔净承载力预测公式。主要结果表明：对于闭口桩,归一化的抗拔净承载系数和单桩长径比之间近似呈线性关系。对于开口管桩,开口管桩抗拔净承载力系数与闭口桩抗拔净承载力系数的比值随长径比的增大有增大的趋势;管桩抗拔净承载力系数随着土塞高度的增加而增加,土塞对管桩的抗拔承载力有不可忽略的影响。     

土工格栅与土界面作用特性试验研究

土工格栅与土的界面摩擦特性指标是加筋土工程设计的关键。通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行了直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。在两种试验条件下,土工格栅加筋土复合体的抗剪强度均有界面摩擦角φsq和界面凝聚力csq,且土工格栅与土相对位移量的不同,其复合体的强度机理有区别。在拉拔摩擦试验中,剪应力峰值强度对应的剪切变形值高于直剪摩擦试验中剪应力峰值强度的剪切变形值5～10倍以上。两种试验均有其适用性,而土与土工格栅的相对位移较小时直剪摩擦试验较能反映实际;土与土工格栅相对位移较大时土与格栅双面均发生相对位移,拉拔摩擦试验更为合适。随法向应力的增大,直剪摩擦和拉拔摩擦试验的剪应力峰值以及剪应力峰值对应的位移均提高。直剪摩擦的剪切速度小,剪应力峰值强度高,且达到峰值强度的剪切位移大;增加剪切速度,剪应力峰值强度降低,且对应的位移也减少,其原因是界面上的孔隙水压力消散和筋材的应力松弛。应根据具体工程的需要选择直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验确定设计参数。     

Drained and undrained pullout capacity of a stiff inclusion in a saturated poroelastic matrix

Shear‐lag analysis is used to obtain closed‐form solutions for the problem of a stiff inclusion embedded in a poroelastic soil matrix. The following assumptions are made: the soil matrix and the inclusion are elastic; plane strain conditions apply; and shear stresses at the soil‐inclusion interface follow Coulomb's friction law. Two solutions are obtained, the first one for drained conditions where no excess pore pressures are generated, and the second one for undrained conditions where excess pore pressures are produced and the soil does not change volume during pullout. The solutions are verified by comparing analytical predictions with numerical results obtained using a finite element method. Predictions from the analytical solutions are also compared with results from experiments conducted in a large‐scale pullout box. Both comparisons show good agreement. The analytical solution shows that the pullout capacity in drained and undrained conditions is overall independent of the relative stiffness of the soil and the inclusion. The most important factor controlling the pullout capacity is the coefficient of friction between the soil and the inclusion. Both drained and undrained pullout capacities increase with the coefficient of friction; although the drained capacity shows a proportional increase, it is not so for the undrained capacity. The ratio of undrained to drained pullout capacity is about 0.9 for friction coefficients smaller than 0.2, but can be as small as 0.6 for a coefficient of friction of 1.0. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Reliability Based Earthquake Resistant Design for Internal Stability of Reinforced Soil Structures

This paper presents a method to evaluate reliability for internal stability of reinforced soil structures using reliability based design optimization. Using limit equilibrium method and assuming the failure surface to be logarithmic spiral, analysis is conducted to maintain internal stability against both tensile and pullout failure of the reinforcements. Properties of backfill soil and strength of the geosynthetic reinforcement are considered as random variables. For the seismic conditions, reliability indices of all the geosynthetic layers in relation to tension and pullout failure modes are determined for different magnitudes of seismic accelerations both in the horizontal and vertical directions, surcharge load and design strength of the reinforcement. The efforts have been made to obtain the number of layers, pullout length and total length of the reinforcement at each level for the desired target reliability index values against tension and pullout modes of failure. The influence of horizontal and vertical earthquake acceleration, surcharge load, design strength of the reinforcement, coefficient of variation of soil friction angle and design strength of the reinforcement on number of layers, pullout length and total length of the reinforcement needed for the stability at each level is discussed.     

土工织物与吹填土界面作用特性试验研究

筋-土界面强度参数是加筋结构设计和稳定分析的关键技术指标。拉拔试验能较好模拟现场加筋行为而得到广泛的应用。基于拉拔和直剪试验研究了拉拔（剪切）速率对筋-土界面特性和吹填砂强度特性的影响规律及机制,同时探讨了不同填料界面、筋材类型的加筋效果。结果表明：随着拉拔（剪切）速率的增大,吹填砂-筋材-吹填砂界面的抗剪强度下降明显,而软土-筋材-吹填砂界面以及砂本身强度则变化不大。从强度指标来看,拉拔速率增大,筋-砂界面强度的降低主要表现为似黏聚力的降低,筋-软土界面抗剪强度的增加表现为内摩擦角增大,剪切速率对吹填砂则基本无影响。筋-土界面特性受拉拔速率和正应力的共同影响,与筋材类型和填料特性有关。筋-土界面内摩擦角小于填料摩擦角,但在一定正应力下低速剪切时（如<0.53 mm/min）可获得高于填料的抗剪强度。宜根据似黏聚力大小合理选择摩擦参数进行加筋结构的设计与评价。     

装配式型钢基础抗压抗拔承载力的试验及计算

通过在两个不同基础底面尺寸的装配式型钢基础进行抗压、抗拔承载力和变形特性试验研究,考察了型钢基础及土体的变形及破坏型式,试验中该类基础发生土体剪切破坏而失效,最后提出了基于试验研究的抗压、抗拔承载力计算理论,其中抗压承载力根据有效底面积计算;抗拔承载力应考虑基础上拔产生应力扩散形成的破坏土体进行计算;计算中建议按土体的内摩擦角取用不同土体的上拔扩散角;地下水位以下土体上拔扩散角建议取为0 º。研究成果为该类基础的承载力计算理论、设计方法及实际工程应用提供理论依据。     

库仑土压系数简易计算法

根据库仑主动土压力系数与填土内摩擦角、坡角、墙背倾角等参数的内在关系,对库仑主动土压力系数随不同参数的变化规律进行了分析,并在原数解法的基础上推导出一种新的简易计算公式。通过数解法与简易法的对比分析表明,当保证率为95%时,简易法相对于库仑计算值的最大误差小于14%。     

基于三角形滑移面的地基松动土压力研究

由岩溶塌陷、隧道开挖等方面引起的土体变形往往会对基础建设和基础结构等造成不均匀沉降、地面塌陷及开裂等危害,确定土体结构顶部松动土压力的分布情况并准确地分析土体变形与土拱效应间关系显得尤为重要。为了揭示土体变形和沉降对结构顶部松动土压力的变化规律,进行了一系列不同H/B的活动门试验（H为地基高度,B为活动门宽度）。基于试验结果,提出以三角形作为力学模型分析不同滑移面时松动土压力的数学模型,考虑了滑移面角度与土体变形及主应力偏转三者之间的关系,分析了滑移面内任意水平微分土条的主应力偏转情况并建立受力平衡微分方程,根据不同滑移面形态下的边界条件求解松动土压力理论公式,与已有试验结果对比验证了理论公式的合理性。通过对滑移面角度、侧向土压力系数和内摩擦角等主要参数进行分析,结果表明：在较小相对位移下（1%～3%）土体应力迅速发生转移和重分布,初始滑移面角度略小于π/4+φ/2（φ为内摩擦角）,随着H/B增大土体应力比缓慢增长最终趋于稳定;地基内封闭三角形滑移面的松动土压力与相对位移及内摩擦角相关;内摩擦角的增加使得土拱效应得到充分发挥,加强了应力转移,降低了土拱应力比;内摩擦角的增大减小了水平向...     

Estimation of Pullout Capacity of Vertical Plate Anchors in Cohesionless Soil Using MARS

Vertical plate anchors provide an economical solution to safely resist the large horizontal forces experienced by the foundation of different structures such as bulkheads, sheet piles, retaining walls and so forth. This paper develops a multivariate adaptive regression spline (MARS) model-based approach for the determination of horizontal pullout capacity (P _u ) of vertical plate anchors buried in cohesionless soil by utilizing experimental results reported by different researchers. Based on the collection of forty different pullout experimental test results reported in the literature for anchors buried in loose to dense cohesionless soil with an embedment ratio ranges from 1 to 5, a predictive approach for P _u of vertical plate anchors has been developed in terms of non-dimensional pullout coefficient (M _γq ). The capability of the proposed MARS model for estimating the values of M _γq is examined by comparing the results obtained in the present study with those methods available in the literature. Using different statistical error measure criteria, this study indicates that the present approach is efficient in estimating the horizontal pullout capacity of vertical plate anchors as compared to other methods. The sensitivity analysis indicates that the embedment ratio (H/h, where H = embedment depth of anchor, and h = height of anchor) and internal friction angle (?) of soil mass are the two most important parameters for the evaluation of non-dimensional pullout coefficient (M _γq ) using the proposed MARS model.     

钙质砂的休止角研究与工程应用

砂土的天然休止角对土堆设计、基坑设计和边坡稳定性研判有重要的指导意义。砂土的天然休止角受土颗粒的摩擦特性、颗粒形状、粒径和含水状态等诸多因素的影响。开展了钙质砂的天然休止角试验,研究了多种因素对钙质砂天然休止角的影响规律。结果表明：钙质砂3种常见颗粒形状中,片状休止角最大,枝棒状次之,块状最小;钙质砂天然休止角随着粒径的增大而增大;当平均粒径相同时,天然休止角随着不均匀系数的增大而增大,随着曲率系数的增大而减少;通过与标准石英砂的对比试验发现,石英砂的天然休止角小于钙质砂天然休止角。对现场钙质砂边坡测量后表明,钙质砂地基经过振冲挤密后基坑开挖最大坡角略大于室内测得的天然休止角。研究结果对钙质砂土堆和基坑设计等工程实践有一定指导意义。