软土地基沉降的二维非线性粘弹性反演与预测

基于Merchant粘弹性模型和简化双曲线模型，建立软土地基沉降的二维非线性粘弹性Biot固结有限元计算公式；根据最小二乘法建立目标函数，采用Simplex直接优化算法反演确定参数；为反演能获得在物理意义上合理且数学上唯一的参数，提出从简单模型到复杂模型的分步反演分析方法。实例分析表明，该方法是可行的。     

挡墙水平变位诱发地表沉降的简化解析解

推导了平移模式下的地表沉降理论显式解,在此基础上提出了任意挡墙变位诱发墙后地表沉降的简化计算方法。分别与平移、绕墙趾及绕墙顶等3种变位模式下的弹性有限元数值解进行对比分析,对简化解析方法进行了验证。最后将这一简化解析方法应用于工程案例预测,与软土地基现场实测结果进行对比,发现理论预测的地表沉降曲线与实测值相吻合,且较准确地预测了最大沉降发生的位置,表明了该简化解析方法的实用性。     

随机介质理论预测近距离平行盾构引起的地表沉降

提出近距离双线水平平行盾构施工引起的总的地表沉降曲线符合正态分布规律。基于单线随机介质理论简化公式,针对现有不足,建立修正的随机介质理论简化计算公式,可以计算近距离双线平行盾构施工引起的地表沉降,同时能够考虑沉降曲线的不对称性,对计算参数取值进行了探讨。算例分析结果表明,文中方法预测值与实测值比较吻合,且计算比较简便。实测数据统计结果表明,先行隧道开挖后双线隧道的半径收敛值比先行隧道半径收敛值要大,而主要影响角则变小;提出可直接用于近距离界定的式（6）,认为双线隧道的地表沉降曲线形状与P值大小有关,近距离的界定范围为 。     

软土路基沉降变权重组合S型曲线预测方法研究

通过对软土路基沉降发展规律及其沉降曲线特点进行深入研究,在S型单项预测模型基础上,基于5种S型增长曲线模型,引进组合预测的思想,重点探讨了软土路基沉降发展的预测方法与理论,并建立了软土路基沉降预测的变权重组合S型增长模型,通过数学规划方法求解,从而可根据有限的实测沉降观测数据预测软土路基沉降发展过程。工程实例分析表明,利用该模型与方法得到的预测曲线与实测曲线吻合良好,能够满足工程要求,此外,变权重组合预测模型比其它单项模型具有明显的优越性,为软土路基沉降发展预测提供了一种有效而实用的方法。     

A new simplified Hypothesis B method for calculating the consolidation settlement of ground improved by vertical drains

Vertical drains are widely used in soft ground improvements to accelerate the consolidation process. This paper develops a new simplified Hypothesis B method for calculating the consolidation settlement of a soil layer improved by vertical drains under the instant and ramp loadings. As a comparison, the traditional Hypothesis A method is also used to calculate the settlement. Then, a fully coupled finite element consolidation analysis is utilized to examine and verify this simplified method and Hypothesis A method. For the instant loading, Carrillo‐Barron method and Zhu‐Yin method are used to obtain the average degree of consolidation for vertical drain system. Typical parameters, such as over‐consolidation ratio (OCR), smear zone, and space ratio of vertical drains, are considered. It is found that the calculation results from the new simplified method in this study agree well with finite element simulations, and relative errors are in the range of 0.1% to 12.3%. Comparatively, there are obvious differences between the calculated results from Hypothesis A method and finite element results. Carrillo‐Olson method and Zhu‐Yin method are utilized to obtain the average degree of consolidation for the vertical drain system to consider the ramp loading. Equivalent time is determined from half of the construction period to calculate the creep compression under the ramp loading. The accuracy of this simplified Hypothesis B method using both Carrillo‐Olson method and Zhu‐Yin method is acceptable with the relative errors less than 9.4%.     

粘土铺盖的沉降裂缝计算方法

水库蓄水后,粘土铺盖及下卧软粘土层将发生沉降,甚至裂缝。作者结合非稳定渗流计算,对软土层提出排水固结沉降过程的计算方法,并估算了是否发生裂缝的可能性。还对加快和减缓沉降的措施进行了讨论。     

地铁双隧道施工引起地表沉降及变形的随机预测方法

地铁施工引起地表沉降及变形的预测和控制是一个有待于深入研究的重要课题。地铁区间隧道大多为近距离的双孔平行隧道,两隧道开挖引起的地表沉降及变形往往相互叠加,导致沉降及变形预测更加困难。以随机介质理论为基础,对预测公式进行了改进,实现了双孔平行隧道施工引起的地表沉降、水平位移、水平变形、倾斜、曲率预测,研发了城市隧道开挖引起的地表沉降及变形预测系统。对多处双孔平行隧道工程进行了理论预测与验证,实测沉降证明了理论方法与预测系统的科学性和有效性。     

上海软土地区多层建筑物长期沉降特性

通过对50幢多层建筑沉降观测资料的分析,研究了上海软土地区多层建筑的长期沉降。对竣工以后的观测数据采用指数模型进行回归分析,可以反映软黏土的流变特性,较好地模拟建筑物后期的沉降发展过程,从而预测得到最终沉降量和沉降稳定时间。根据指数模型的分析结果,并引入地基压缩层内的软黏土厚度所占比例的概念,研究了多层建筑长期沉降与地基土层特性的关系。结果表明,最终沉降和沉降持续时间随着软黏土厚度比例的增加而增大,竣工时沉降占总沉降的比例随着软黏土厚度比例的增大而下降,并且具有线性关系。     

修正系数法预测软基高速公路沉降研究

基于单向固结理论,提出了一个预测软基高速公路沉降的经验公式,该式中含有复层地基固结系数的加权值Cv和各层的压缩系数αv,设它们的修正系数分别为α、β;接着根据前期沉降实测数据,用0 618法优化出上述这两个修正系数;然后利用该式对工后沉降进行了预测。实例计算显示:该法精度高,令人满意,在实际工程中具有一定的参考价值。     

隧道水平冻结壁强制解冻期地表沉降的预测方法

考虑冻结壁的强制解冻过程,采用随机介质理论,建立了隧道水平冻结壁强制解冻期地表沉降的预测方法,并提出强制解冻条件下冻结壁温度场由单管解冻理论近似求解,基于所推导的单管解冻理论和崔托维奇提出的一维情况下融土层稳定融沉量公式,确定了预测方法中融土柱半径和融缩区域内半径的取值方法。将所建立的预测方法应用于隧道全断面水平冻结工程中,得到了地表沉降随强制解冻时间的分布及变化规律。研究结果表明,在冻结壁强制解冻期,其地表沉降分布规律与自然解冻期相似,但地表沉降随解冻时间呈线性增长趋势,这一特征与自然解冻期有所不同。     

软土基坑开挖引起的坑外地表沉降预测数值分析

通过对基坑开挖过程的有限元数值模拟可知,当围护结构发生正向、反向转动及挠曲等3种基本变形模式时,坑外地表沉降分布具有较为明显的规律,均可采用统一格式的指数曲线进行模拟,即可得到坑外地表沉降曲线的经验公式。利用正向、反向转动及挠曲等3种基本变形模式对围护结构的任意变形模式进行拟合,求得3种基本模式的最大位移值,然后根据3种基本模式所对应的坑外地表沉降经验公式,求得每一基本模式所对应的坑外地表沉降分量,并进行叠加,从而求得坑外地表沉降分布曲线。     

高速公路连拱隧道开挖地表沉降研究

对隧道开挖引起的地表沉降模型进行总结,详细地调查和分析了金丽温高速公路红枫连拱隧道工程区的地质特征,系统研究了在偏压条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,对红枫隧道开挖引起的地表沉降进行研究,建立了偏压条件下连拱隧道分步开挖引起的地表沉降预测模型,对不同开挖工况下的差异沉降进行分析,证明该预测模型比较真实的反映了在偏压及浅埋条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,为浅埋连拱隧道开挖过程中防止地表过度变形提供理论基础。     

非均质软土基坑抗隆起稳定性的极限分析方法

考虑到实际工程中土体非均质以及软土地区基坑开挖过程中土体稳定性的特点,将极限分析上限方法应用于非均质软土基坑抗隆起稳定分析计算中,讨论了极限分析方法的适用性问题。选用Prandtl机构建立了非均质软土地区基坑抗隆起稳定分析的运动许可速度场,根据速度场推导了极限分析上限方法的计算公式。讨论了该方法中土体强度、基坑宽度、支护墙体入土深度、基岩埋置深度等因素对坑底抗隆起稳定的影响。通过几个工程的计算与对比,验证了该方法的适用性和优越性。     

盾构施工工艺诱发地表沉降规律浅析

在研究盾构施工工艺诱发地层沉降规律时,对施工工艺变化引起地表沉降的量化分析成果相对较少。将盾构工艺分为注浆填充率?、支护压力比? 和偏心率? 等3个主要因素,将其引入到Rowe等人提出的“间隙参数”的公式中,利用Loganathan等人提出的地表沉降预测解析公式,对上述3个工艺参数的变化对地表沉降的影响进行量化分析;同时以间隙参数为前提,对前人提出的等代层厚度参数取值进一步探讨,为复杂的盾构施工工艺的数值模拟提供计算依据。通过对西安地铁2号线试验段地表沉降实测资料进行反演,分析结果认为,提出来的间隙参数计算方法及修正等代层模型能较为真实地反应施工工艺水平,能够为盾构施工地面沉降控制提供一定的参考。     

水平平行顶管引起的地面沉降计算方法研究

对水平平行双线顶管之间的相互作用进行了分析,提出了横向扰动区范围的计算公式。考虑先施工顶管对后施工顶管的影响,提出了一种新的后施工顶管地面沉降计算方法,并给出算例分析。分析表明,水平平行顶管施工时由于中间区域受到双重扰动,会产生较大的地面沉降。当两顶管轴线距离较近时,由于先施工顶管对周围土体产生的扰动会使后施工顶管产生的扰动加剧,后施工顶管引起的最大地面沉降值和沉降槽宽度都要变大,且地面沉降曲线是不对称的,其最大沉降点要偏向先施工顶管侧,但仍然可以采用Peck公式进行计算。     

挡墙水平变位诱发地表沉降的显式解析解

将基坑看作平面应变边值问题,借助挡墙刚性平移诱发地表沉降的基本解析解,利用微积分思想,推导得到挡墙刚性变位和柔性变位下的地表沉降显式解析解。其中,在挡墙刚性平移影响范围无穷大时,显示解析解与基本解析解形式一致。通过与挡墙刚性平移解析解和绕墙趾转动、绕墙顶转动、三角形变位、抛物线柔性变位模式等几种已有的积分形式解析解作对比,验证了显式解析解的正确性。将显式解析解应用于实际工程,通过与实测数据对比分析,对解析解的适用范围进行了探讨。当围护结构水平位移较小时,显式解析解可较好地预测墙后地表沉降;当围护结构水平位移较大时,由显式解析解计算得到的墙后地表沉降归一化曲线可偏安全地估计墙后地表沉降,说明了该显式解析解的工程实用性。     

库内层状软土地基的联合处理方法研究

介绍了利用重锤夯实法加固表层填土与排水固结法加固深层软土联合处理库内层状软土地基的方法,在填土静荷载和塑料排水板作用下淤泥质软土很快完成主固结沉降,重锤夯实法使表层填土受到动力压密,软土和填土强度得以提高.试验结果表明,排水固结过程中填土层的单位沉降量远小于淤泥质软土,重锤夯实法的有效加固深度可以达到地表下3.5 m,影响深度可达6.0 m.联合采用两种地基处理方法可以有效提高层状地基承载力.     

路堤下软土地基侧向位移与沉降关系分析研究

总结了软土地基下侧向位移的研究现状,从路堤中最大侧向位移和路中沉降之间的比例关系出发进行了分析研究。利用有限单元法,建立了路堤下软土地基的计算模型。计算结果表明,在路堤填筑期间最大侧向位移和路中沉降的增量大致相等,而在固结期两者的比例关系在0.14左右。不同的加载方式在数值上也有所不同。计算结果对路堤下地基侧向变形的计算分析具有一定的指导作用。     

软土e-p曲线确定的简化方法及在非线性沉降计算中的应用

首先假设软土的压缩曲线符合双曲线方程,并通过某工程一系列的数据进行验证,验证结果表明双曲线假定比较符合软土压缩曲线;由于双曲线方程参数相对较少,数据拟合确定比较简单易行,可对实际工程软土地基沉降进行简化计算并能满足工程的精度要求;同时还针对目前地质报告一般不提供详细的孔隙比-压缩应力（简称e-p）试验数据的情况,对e-p双曲线方程提出了一个只采用初始孔隙比e0、压缩模量Es来确定其参数的简化方法。在此基础上,基于e-p曲线确定邓肯-张模型的切线模量Et,采用分层总和法应用于软土地基的非线性沉降计算。对计算结果与实测数据进行比较分析表明,所提出的方法是切实可行的。     

循环交通荷载下软土路基长期沉降理论解

基于循环交通荷载下软黏土累积塑性变形、累积孔压经验公式与分层总和法结合的方法,通过计算不排水循环累积塑性变形引起的沉降和不排水循环累积孔压消散引起的固结沉降叠加,建立了一个软土路基长期沉降拟静力计算模型。对交通荷载应力路径下的软黏土空心圆柱扭剪试验数据分析,获得了不排水累积塑性应变模型和不排水累积孔压公式的参数。基于弹性理论解积分计算交通荷载下路基中的动应力,再结合分层总和法计算了路基沉降与循环周次的关系。通过工程实例分析,对比了计算沉降结果与实测结果并与以往理论分析结果,验证了所建立模型的合理性。