刚性桩复合地基侧向土压力试验研究

通过室内模型试验,实测得到试验条件下,天然地基和刚性桩复合地基作用在不允许有位移的刚性挡土墙上的侧向土压力;通过与天然地基对比分析,获得了刚性桩复合地基的侧向土压力特性及分布规律。结果表明,刚性桩复合地基中桩的参与（包括桩的荷载深层传递作用、桩负摩擦区的影响和桩体对桩间土水平附加应力的“遮拦”作用等）使复合地基侧向土压力大小和分布规律明显区别于天然地基;在给定荷载水平下,刚性桩复合地基的侧向土压力值低于天然地基,侧向土压力影响范围较天然地基作用位置更深;在试验条件下,刚性挡土墙距离建筑物0.35～1.4 m范围内,当荷载水平达到地基承载力特征值时,刚性桩复合地基作用在刚性挡土墙上的总土压力和附加土压力约为天然地基的43.3%～80.1%和15.9%～59.8%。     

应用PIV系统研究横流中近壁水平圆柱绕流旋涡特性

应用粒子图像测速(PIV)系统对横流中近壁水平圆柱绕流进行了试验研究。介绍了试验原理及装置,讨论了试验参数的选取和粒子的跟随性问题。分析了上游来流的流动特性,显示了亚临界雷诺数下间隙比为0.5时圆柱后尾流区旋涡产生、发展和消亡的动态过程,比较了时均流场和瞬时流场旋涡结构。对圆柱尾迹的旋涡脱落特性进行了分析,得出在试验条件下斯特劳哈尔数保持为常数0.2的结论。     

侧向约束防渗路基新结构防渗效果试验研究

在湿陷黄土地区修建客运专线如何满足修建过程中以及工后沉降的要求,同时提高路基结构的抗渗性能,是该地区客运专线路基工程的关键技术。提出侧向约束防渗的路基结构新形式,研究了湿陷性黄土地基侧向约束防渗路基结构的防渗效果。采用灰土挤密桩和水泥土挤密桩作为侧向约束防渗结构,通过室内模型试验,针对不同桩体填料及桩间距,测试地基中不同位置及深度处地基土含水率的变化,对比分析后得出,与天然地基相比,设置挤密桩显著提高了地基的侧向防渗能力,且随着桩间距的减小,地基土含水率增长速率逐渐减小,即渗流速度减缓,防渗效果越好。对比试验中两种挤密桩复合地基,水泥土挤密桩侧向防渗效果优于灰土挤密桩,研究成果可供同类工程参考。     

渠坡上基桩的水平承载机制试验研究

南水北调中线工程建设中,交通桥和生产桥的支承结构大部分坐落在两侧渠坡上;运行期间的荷载（特别是水平荷载）通过桥墩和承台传到置于渠坡的桩基础上,在一定的深度范围内将产生桩、土分离及不均匀沉降,拉裂基础与渠坡结构层的结合,影响渠道的防渗效果。为了采取有效的防治措施,需要掌握渠坡斜面上基桩的变形机制。作为研究环节之一,通过物理模型试验研究了渠坡上基桩的水平承载机制,结果表明：基桩处在渠坡上的抗变形能力要比处在水平地基上的抗变形能力弱,水平承载能力比基桩处在水平地基上的要小。     

浅水环境中垂向圆形纯射流的试验研究

对静止均匀浅水水域中的铅垂圆形单孔射流进行了试验研究,试验是在实验室的自制恒定水流循环系统中进行的。得到了水面的隆起高度与射流出口单位能量和相对水深的函数关系;验证了隆起高度分布具有自相似性,并给出其统一表达式;借助于三维测速仪,得到了射流流速的横断面分布、射流中线流速的衰减规律和流场的流函数等值线。     

非定常不稳定液固两相流动中旋涡对颗粒运动影响的数值研究

构建起双向耦合的液固两相流动旋涡动力学模型与数值方法;应用离散涡方法,计算非定常不稳定水流场;采用Lagrange方法模拟颗粒运动,颗粒对流体的反作用通过修正涡泡运动速度来实现。利用所建模型,计算了两种St数的泥沙粒子在圆柱绕流场中的运动。结果证明了液固两相流动中颗粒运动与旋涡存在着明确的相关结构:(1)当水沙混合物中的泥沙颗粒碰上旋涡时,泥沙颗粒被卷入旋涡中,被卷入旋涡中的泥沙颗粒在运动过程中始终分布于旋涡区;(2)均匀水沙混合物绕圆柱流动,由于流体流过圆柱时产生剧烈分离流动,使得在尾迹流内中等St数 (St～o (1))的泥沙颗粒从均匀水沙混合物中分离出来而往旋涡区聚集。     

三层堤基中细砂层厚度对管涌影响的试验研究

对由弱透水黏土层、细砂层和强透水砂砾层组成的三层堤基进行了管涌发展的砂槽模型试验,为了便于观察分析,细砂层由各种颜色的细彩砂依次排列在砂砾石层上表面,通过改变彩砂层的厚度分析研究了不同细砂层厚度对管涌发生、发展机制及过程的影响。试验结果表明,三层堤基细砂层厚度的不同使管涌发生的临界水力梯度、涌砂量和通道发展的速度不同,与双层堤基有很大区别。临界水力梯度是由多种元素决定的,包括破坏土体的性质及其整体性等;细砂层的存在使流量在渗透变形初期对涌砂不敏感;在试验中发生的相同水位下多次间歇性涌砂,其原因一方面是颗粒在运动过程中发生堵塞,另一方面是通道边界的土体失去支撑发生应力释放,抵抗力随着时间逐渐减小。     

单桩侧向承载力的试验研究

通过对单桩进行一系列在侧向力作用下的试验,研究桩-土体系内的应力、位移分布情况和桩水平承载力的计算方法,并对提高单桩在侧向力作用下的承载力提出了一些建议。     

海底采矿覆岩变形破坏特征及临界开采上限的物理模拟试验研究

海底赋存大量未开采的矿产资源,利用前景广阔。与陆地采矿相比,海底采矿受上覆水体威胁巨大。因此,准确掌握采空区上覆围岩变形破坏规律,设置合理的顶部预留隔水矿柱,对海下采矿工程安全、高效生产具有重要意义。本文以山东三山岛金矿新立矿区这一典型的海底矿床为研究对象,基于滨海矿山复杂的工程地质特征,采用室内地质力学模型试验的方法,重现了海下充填开采过程,阐明了动态开采条件下海底矿山采空区围岩变形破坏规律和特征。试验结果表明,三山岛新立矿区的临界开采高度为- 85 m,顶部预留隔水矿柱的最小厚度为50 m。若开采超过该临界值,采空区和顶部含水层将发生贯通性破坏,其失稳模式为断层活化。研究成果可为新立矿区预留矿柱高度的选取提供理论基础,也可为相似地质条件下矿山安全开采提供参考。     

淹没丁坝群水力计算的试验研究

通过三姓浅滩定床物理模型试验,对淹没丁坝群的有关水力计算及对水位影响进行了试验研究,并提出了一种淹没丁坝群水面线计算的虚糙率方法.该方法简便实用,经实测资料验证,吻合较好.     

着陆器足垫垂直冲击模型试验研究

着陆器着陆过程中会产生巨大的冲击作用,影响其内部精密仪器的正常工作。因此,研究着陆器足垫与土体相互作用对着陆器软着陆具有重要意义。基于对着陆过程的研究,将问题分解为垂直冲击和水平滑动两个方向的运动,并通过力的平衡和动量定理建立了垂直冲击的动力模型。利用独立研发的垂直冲击模型试验装置,探讨了冲击过程中土体密实度、冲击速率和冲击质量等对足垫刺入深度、最大轴力和最大加速度等的影响。分析结果表明,足垫刺入深度和最大轴力都随着冲击能量的增大而增大,并且逐渐趋于平稳。土体越密实、冲击质量越小,足垫加速度峰值则越大。试验结果还与动力模型进行了对比,结果表明,动力模型能合理地反映出着陆器在垂直冲击阶段的动力特性。     

爆破振动作用下城门洞形衬砌的临界振速研究

根据应力波理论,采用复变函数方法,对爆破振动作用下城门洞形衬砌的应力和振速分布进行了研究,进而求解了入射波入射角度不同时衬砌的临界振速。首先将城门洞形衬砌映射为一个内径为1,外径大于1的圆环,再求解稳态P波作用下圆环的动态响应;计算结果表明：入射波的入射方向对于城门洞形衬砌的临界振速有较大的影响,入射角度为90?时,衬砌的临界振速最大,入射角为0?时次之,入射角为270?时最小。     

水平和竖向地震作用下液化场地群桩基础动力响应试验研究

为研究水平和竖向(双向)耦合地震作用下液化场地群桩基础的动力响应,设计了可液化地基-群桩基础-框筒结构动力相互作用体系振动台模型试验。选取不同类型模拟地震波作为振动台试验激励,通过对比水平地震作用和双向耦合地震作用下土体加速度、超孔隙水压力和群桩应变等试验结果,进而分析双向耦合地震作用对可液化地基和群桩基础动力响应的影响。研究结果表明:双向耦合地震作用下,液化场地土体竖向加速度峰值随土体埋深高度的减小而逐渐增大;饱和砂土的液化效应与双向耦合地震作用和输入地震波的类型有关;相比水平地震作用,不同种类波双向耦合地震作用下群桩基础桩身中部和底部的应变峰值增大,桩顶应变峰值变化略有不同;双向耦合地震作用加剧了建筑结构群桩体系的摇摆和倾斜。研究结果对可液化地基上群桩基础的抗震设计和防灾减灾具有十分重要的研究意义。     

近水平岩层滑坡启动的临界水柱高度分析

从岩性特点和外部诱发因素等方面分析了近水平岩层滑坡的形成机制,提出此类滑坡启动的主要诱发因素是暴雨或持续降雨.从力学角度讨论了滑坡启动的判别依据,推导了滑坡启动时的临界水柱高度.研究表明,裂隙水对近水平岩层滑坡启动的影响是有条件的,在滑体厚度d一定的情况下,当滑面长度L小于安全长度LS时,滑坡就会启动,否则裂隙水不足以引起滑坡的启动.同时对应于一定的滑面长度,分析了浅层、中层、厚层滑坡的临界水柱高度值.     

不同噪声水平高密度电法的分辨率和勘探深度研究

电位噪声是影响高密度数据采集质量进而影响反演成像解释可靠性的重要因素。通过模拟四种不同水平电位噪声并获得噪声数据,对比分析四种装置(温纳装置、三极装置、偶极装置、温纳-施伦贝谢装置),在噪声条件下的反演模型电阻率差异,并评估各装置对噪声响应的灵敏程度以及不同噪声水平对反演模型分辨率和各装置的勘探深度的影响。将反演模型分辨率和各装置勘探深度进行了量化,定量分析模型分辨率和不同装置勘探深度在各噪声水平下的变化规律,综合评估噪声对四种装置反演模型分辨率和勘探深度的影响得出:①偶极和三极装置对噪声灵敏程度较高,而温纳和温施装置对噪声灵敏程度相对较低;②噪声对深层地电模型分辨率影响较大,在有效分辨地电模型的深度范围内,温纳和温施装置的模型分辨率降低2/5,三极装置降低一半,偶极装置降低3/5左右;③勘探深度在噪声影响下均有所减小,温纳和温施装置减小约1/4,偶极和三极装置减小约1/3。     

电阻率剖面法探测深度的研究

在考虑了异常体的形态、异常体和围岩的电性差异、供电极和接收极测量误差、供电电流误差、仪器测量精度,以及外界干扰等因素的基础上,提出了用电位异常来描述电阻率剖面法中探测深度的定义。通过编程,计算得到各向同性均匀半空间中球体异常,在电阻率剖面法中的电位异常,得出在特定条件下的探测深度。定量分析了联合剖面法中探测深度与电极距AO、供电电流和外界干扰的关系。制作并完成了软件的各种正演计算,可以为电阻率剖面法野外施工前的电极距大小、供电电流的设计等提供参考。     

基坑工程平面竖向弹性地基梁法中土的水平抗力比例系数反分析研究

提出了一种结合Ucode反分析软件和Abaqus有限元分析软件,并根据围护墙实测变形来反分析基坑工程平面竖向弹性地基梁法中土的水平抗力比例系数的方法。重点讨论了反分析的原理和实现流程,给出了反分析过程中迭代控制参数的确定方法及待估参数取值的确定方法。通过参数敏感分析可找到对围护结构变形影响较大的土层,针对起主导作用的土层m值进行反分析,既可提高迭代效率,又能保证反分析结果的准确性。实际工程反分析的结果表明,计算值与实测围护墙变形吻合得很好。在此基础上,根据多个测孔的反分析结果给出了各层土的水平抗力比例系数的建议取值。     

涂抹区重叠竖井地基固结特性研究

在软基处理工程中,经常出现竖井打设变密而地基固结效率降低的现象。鉴于此,建立了重叠涂抹区内土体水平向渗透系数的分布函数,给出了涂抹区重叠时竖井地基超静孔压和平均固结度的解析解。通过分析不同工况下竖井地基固结度随竖井间距的变化情况,探究了竖井间距减小而地基固结效率不增反减的成因。最后,探讨了涂抹作用和井阻作用对竖井最小临界间距的影响。结果表明:相邻竖井涂抹区重叠是竖井地基中出现竖井最小临界间距的根本原因。涂抹作用越大,则竖井最小临界间距越大;具体表现为当地基扰动程度增大时或涂抹区半径增大时,竖井最小临界间距随之增大。井阻作用越大,则竖井最小临界间距越小;具体表现为当竖井渗透系数减小时、竖井长度增大时或竖井半径减小时,竖井最小临界间距随之减小。     

大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)

变径桩在桥梁桩基和软土地基处理得到了一定程度的应用,对其承载特性和工作机制的研究十分必要。通过室内大型模型试验,对大直径变截面单桩的荷载与沉降关系、桩侧摩阻力分布形式、桩身内力和桩端、变截面处的破坏模式等问题进行了探讨,试验结果表明,在桩顶截面相同的情况下,变截面桩竖向承载特性受变截面比影响显著,变截面比越小,竖向极限承载力越小。模型试验P-S曲线不存在最优变截面比,变截面比设计受桩横向受力特性的控制。变截面处土体挤土效应的发挥是以牺牲桩顶位移为代价,在只有到达一定桩身位移时,才体现明显的挤土效应,使承载力提高。     

塔里木盆地西缘土壤碳氮垂直分布规律研究

棕漠土和灌淤土在塔里木盆地西缘洪积平原上广泛分布,文章选取这两种类型的土壤作为研究对象,测试分析了在不同的土壤层位有机碳和全氮的含量,探讨了有机碳和全氮含量、以及它们与粒级组之间的相关关系。研究结果表明:洪积平原两种土壤剖面在0～100cm层位上有机碳和全氮含量随着土壤层位深度的增加而降低,而在40～60cm层位上两种土壤的有机碳和全氮含量差值达到最大值,并且整个剖面上有机碳和全氮含量变化呈正相关的关系。