土工格栅加筋砂土地基大模型动载试验研究

为了研究土工格栅加筋砂土地基在动力荷载作用下的受力变形特性,利用自行设计的300 cm×160 cm×200 cm（长×宽×高）大比例地基模型试验装置,分别针对纯砂地基、土工格栅加筋地基进行了静动荷载破坏试验。分析地基承载力及基础沉降、地基土压力、动力加速度响应、土工格栅应变等参数变化规律,揭示了动力荷载作用下加筋砂土地基的承载力和变形特征,并对比分析静、动荷载对加筋地基承载性能的影响。试验结果表明,与纯砂地基相比,格栅单层加筋地基的承载力提高1.12倍,地基基础中轴线处沉降量减少24%,加筋土体的抗变形能力得到很大提高;加筋作用改变了地基的破坏模式,动载作用下纯砂地基为冲剪破坏而加筋地基为整体剪切破坏;筋材的存在对地基土压力及加速度峰值分别有明显的扩散作用和衰减作用,可有效降低在动力载荷下筋土的瞬态变形。     

旁压试验成果应用

通过几项工程对旁压试验的应用及其资料的整理分析,给出了估算软土不排水抗剪强度,砂土内摩擦角等参数的经验关系式以及应用旁压试验成果估算地基土强度、单桩承载力和基础沉降量等。     

岩溶区线性工程影响下的地下水监测及数值模拟研究——以广州市金沙洲为例

以广州市金沙洲地区的水文地质条件及地下水位监测结果为基础,应用地下水数值模拟FEFLOW 软件建立了金沙洲地区的地下水系统的数值计算模拟模型。模拟结果表明:（1） 高铁金沙洲隧道施工降水是引起金沙洲地下水流场变化的主要原因,高铁隧道施工大量抽排地下水时,地下水位变化形成以抽水点为中心的降落漏斗;（2） 随着抽水量的加大,形成水位下降漏斗及地下水强径流排泄带,加速地下水对泥沙的搬运动力,增大对岩土体结构的冲刷作用,使与岩溶管道连通的土洞及覆盖层稳定性受到破坏,从而导致地面塌陷的发生;（3） 随着地下水水位的下降,金沙洲一带的软弱淤泥土容易出现排水固结沉降和失托沉降,从而产生地面沉降灾害。      

砂土中桩-土-承台协同作用下桩基承载特性细观研究

为探究桩-土-承台协同作用下,带承台单桩极限承载力大于其单桩及承台基础单独作用下极限承载力之和的强化机制,在砂土地基中分别建立能够反映单桩、带承台单桩及承台基础静载试验全过程的二维离散元模型,并通过与室内模型试验荷载-沉降曲线变化规律对比,验证了模型的合理性。基于验证后的数值分析模型,从细观的角度对砂土地基的变形机制和桩基的承载特性进行分析。结果表明:地基变形机制方面,相对于单桩与承台基础,带承台单桩对地基土的扰动程度更显著,台下抗载土体范围更大;桩基承载特性方面,在带承台单桩桩侧一定范围土体出现成拱现象,成拱作用加强了桩侧、桩端附近土体的密实度,提高了桩侧摩阻力及端承力,进而使得整体承载力得到提高。该离散元数值模拟结果可以为带承台桩基设计和承载力估算方法提供参考。     

地基承载力的双控确定方法

分析了目前规范确定承载力的方法,认为其不足之处是没有对应明确的安全系数和沉降变形值,实际应用中存在硬土或低压缩性地基的承载力偏保守,而软土或高压缩性地基以及大尺寸基础的承载力会因沉降变形过大而存在风险。建议地基的承载力应由岩土的强度参数和变形参数对具体的基础进行地基的强度和变形计算,按强度和变形双控的原则确定其最大地基承载力,可以获得地基承载力明确的安全系数和沉降值,获得更为科学合理的地基承载力,能更充分地利用地基的承载力进行地基设计,同时安全也更具有保障性,有较好的工程应用价值。建议现场压板载荷试验用于反算地基土的强度和变形参数,而不是用于直接确定承载力,现场压板试验没有进行到极限状态时建议用最大试验载荷值确定土的强度参数,土的变形参数则对试验曲线采用双曲线拟合确定。文中还建议了简易的双控确定方法,便于应用,通过案例对方法予以说明。     

地下水位变化对桂林地区地基基础的影响

不同季节桂林地区的地下水位变化较大。通过分析发现,地下水位的变化对地基的稳定不利。地下水位上升将降低地基土承载力特征值f a 和软弱下卧层地基承载力特征值f az ,并影响到地基换土垫层的处理设计; 而地下水位下降将加大地基沉降。因此,《地基规范》第5. 3. 5条地基变形验算没有考虑地下水位变化的影响是不合适的。为此,建议对于受地下水位影响的地基,宜按分层总和法进行地基变形计算。此外,由于桂林漓江沿岸不少的地基主要由砂砾土组成,地下水位上升还会增加砂、砾石土地基基坑主动土压力,但对于粘性土的基坑土压力则影响不明显。      

沈阳城区深层砂土、碎石土地基承载能力的研究

沈阳城区埋藏有较大厚度的上更新统Q_3期中粗砂、砾砂和圆砾层,分布稳定,承载能力也较高,高层建筑物常以其为地基持力层,但目前仍未对其承载能力达到较充分的使用。通过几个典型工程的测试和试验,挖掘沈阳城区深层砂土、碎石土的承载能力的潜力,给出其承载力特征值和变形模量的可用范围,为合理利用良好天然地基资源提供了依据,并提出进一步研究的方向。     

复合式地基性能分析及其数值模拟

复合地基通过桩土之间的协同工作,有效地改善了自然基础的性能,减少了上部荷载导致的地基沉降量,提高了地基承载力。通过理论分析与数值模拟相结合,从变形和承载力等方面阐述了复合地基相对于天然软土地基的优越性,并对地基承载力和沉降的理论计算公式的适用范围提出了建议,为实际工程提供一定的参考。     

地下水位对浅基础地基承载力影响的最大深度的确定

本文从土的物理性质出发，结合地基土的破坏机理，运用现有的浅基础地基承载力理论计算公式，分析探求地下水位对地基承载力产生影响的最大深度范围。为进一步研究地下水位变化对浅基础地基承载力的影响，提供理论依据。     

砂-黏土双层地基极限承载力的数值研究

在实际工程中,常见天然的或通过人工换填形成的上部砂土、下部黏土的层状地基,目前关于这种双层地基极限承载力和破坏机制研究还不够深入。通过有限差分法建立双层地基数值模型,分析基底粗糙程度、砂土剪胀角和超载对地基破坏模式及极限承载力的影响,并根据有限差分法计算结果对强度加权平均法、应力扩散法和冲剪破坏法等现有实用计算方法的估算正确性进行评价。研究结果表明,基底粗糙程度对极限承载力的影响随着砂土内摩擦角的增大而减小;当剪胀角较小时,剪胀角变化对承载力的影响更为明显;当下层黏土强度较小时,超载的作用更明显。强度加权平均法由于低估破坏面影响深度导致砂土层权重较大,计算结果偏大;应力扩散法忽略了砂土剪切强度,在砂土层较厚时出现低估;冲剪破坏法由于可较为精确地计算砂土破坏面上抗剪强度和被动土压力,是3种实用方法中计算最准确的,当砂土厚度和黏土强度较大时,建议按太沙基经验公式对下卧黏土进行局部剪切破坏修正后确定极限承载力。     

膨胀土地区铁塔基础抗拔机理研究

在对高压输电线路的铁塔基础抗拔模型试验及原型试验的基础上,深入研究了膨胀土地基的抗拔性能,分析了土体位移、应力分布、承载能力以及破坏机理,指出了目前黏性土的抗拔理论计算中存在的缺陷,即土体的破坏不是只局限于破裂面的面破坏,而是整个土体内部的体破坏。提出了黏性土的抗拔承载力应由基础自重、基础上的土体重量、土的抗剪强度（破坏土体内部）以及应力重分布产生的地基承载力构成,并利用有限元进行了分析和验证。另外,对试验中的模型尺寸的影响也进行了分析。     

载荷试验尺寸效应及地基承载力确定方法探讨EI北大核心CSCD

压板载荷试验是目前被普遍采用且认为是最可靠的地基承载力确定方法,但其影响因素多诸如压板尺寸、埋置深度、地基土均匀性、沉降稳定标准等,尤其以压板尺寸对试验结果的影响最大。工程实践表明,利用压板试验确定的地基承载力特征值设计的基础,实测沉降与计算沉降之间的误差较大,在已有研究成果基础上,研究载荷试验尺寸效应及地基承载力确定方法:(1)综述目前地基承载力确定方面存在问题;(2)分析载荷试验的尺寸效应;(3)基于杨光华教授提出的非线性切线模量法,推导并给出了如何利用小压板载荷试验结果得到实际基础的荷载-沉降曲线的方法;(4)给出利用实际基础的p-s曲线确定地基承载力的方法,实现地基安全和沉降双控的目的;(5)由于压板试验只能反映浅层土,文中利用旁压试验确定深层土的地基承载力的方法。具体工程实例结果表明,基于利用小压板获得的参数计算的沉降值更符合实际;研究通过小压板原位测试方法获取沉降计算的岩土体统参数方法,不仅能够提高沉降计算精度,还可促进基础设计理论的发展和设计水平的提高。     

载荷试验尺寸效应及地基承载力确定方法探讨

压板载荷试验是目前被普遍采用且认为是最可靠的地基承载力确定方法,但其影响因素多诸如压板尺寸、埋置深度、地基土均匀性、沉降稳定标准等,尤其以压板尺寸对试验结果的影响最大。工程实践表明,利用压板试验确定的地基承载力特征值设计的基础,实测沉降与计算沉降之间的误差较大,在已有研究成果基础上,研究载荷试验尺寸效应及地基承载力确定方法：（1）综述目前地基承载力确定方面存在问题;（2）分析载荷试验的尺寸效应;（3）基于杨光华教授提出的非线性切线模量法,推导并给出了如何利用小压板载荷试验结果得到实际基础的荷载-沉降曲线的方法;（4）给出利用实际基础的p-s曲线确定地基承载力的方法,实现地基安全和沉降双控的目的;（5）由于压板试验只能反映浅层土,文中利用旁压试验确定深层土的地基承载力的方法。具体工程实例结果表明,基于利用小压板获得的参数计算的沉降值更符合实际;研究通过小压板原位测试方法获取沉降计算的岩土体统参数方法,不仅能够提高沉降计算精度,还可促进基础设计理论的发展和设计水平的提高。     

砂土地基和粉质黏土地基基坑悬臂开挖离心模型试验

分别开展砂土和粉质黏土两种典型土质条件下基坑悬臂式开挖离心模型试验,详细叙述试验过程中所要解决的关键问题,并提出合理的解决方案。通过对比分析两组试验结果,得到以下结论：非饱和土地基制备中参数控制困难,分层夯实法有待进一步改进,而砂雨法制备的砂土地基参数可控性更好;两组试验的结果有差异,砂土地基试验所呈现的土压力、地基变形、支护弯矩的变化规律更好,因此,岩土离心试验可适当考虑以砂土代替非饱和土;对于采用悬臂式支护结构的基坑,开挖引起的地表沉降曲线在砂土中呈指数型,而在粉质黏土中呈直线型;开挖引起的粉质黏土地基土体位移范围较砂土地基更大;开挖引起的砂土中挡墙弯矩较粉质黏土更大,砂土和粉质黏土中最大弯矩位置都随开挖逐渐下移;在砂土试验中开挖引起主动区土压力各处均减小,而在粉质黏土试验中开挖引起土压力在挡墙底有增大趋势。该基坑工程离心模型试验过程及数据处理方法可为进一步试验提供参考。     

砂土海床中大直径单桩水平承载与变形特性

通过室内三轴固结排水剪切试验等获得典型剪胀性砂土的力学参数,在此基础上利用有限元软件ABAQUS,开展了近海大直径单桩基础在水平荷载作用下的三维有限元数值分析,揭示了加载过程中桩周土的应力路径,探讨了桩周土内摩擦角、剪胀角及桩土接触面特性等对三维数值分析结果的影响,得到了离心模型试验的验证,进而提出了砂土海床中大直径单桩基础的合理数值分析模型及参数取值方法,并建议风机大直径单桩基础水平承载力确定以变形作为控制标准。在此基础上,利用该数值分析模型分析了现有桩基承载力和变形分析方法对超大直径单桩的有效性,并提出了采用数值分析来确定基础的临界埋深的确定方法。     

易破碎砂土地基中“平底桩”贯入数值模拟分析

桩在贯入砂土地基时所产生的高应力会引起桩周砂土的破碎,在易破碎砂土地基中更为严重。砂土破碎会引起桩基承载力的降低,严重地会导致基础结构物失稳甚至倒塌破坏。针对平底桩贯入易破碎砂土地基所产生的上述问题,引入新近提出的砂土颗粒破碎本构模型,结合耦合欧拉–拉格朗日(CEL)方法在处理大变形计算上的优势,对平底桩贯入过程进行了数值模拟研究。首先,根据Dog’s bay钙质砂的三轴剪切试验结果,确定了砂土破碎模型的模型参数。然后,采用CEL方法对平底桩贯入Dog’s bay钙质砂的离心机试验进行了模拟,模拟结果与试验测量结果吻合,表明所提出的平底桩贯入易破碎砂土地基的模拟方法的有效性和可行性,砂土破碎可明显降低桩基的承载能力。研究结果可为桩基贯入易破碎砂土地基提供设计和施工依据。     

予估打入桩沉桩可能性

一个良好的桩基工程,具有承载力高、沉降速率慢、沉降量小及沉降均匀等特点,当工程地质条件表明:建筑物基底下的地基土层没有足够的承载力,或可能导致超过容许范围的沉降,而较深的地层有较高的承载能力时,采用桩基穿过软弱土层,使桩尘进入抗剪强度高的地层桩基持力层,     

土工格栅加筋土地基平板载荷试验研究

在近年来的岩土工程实践中,土工合成材料加筋土技术得到越来越广泛的应用。采用平板载荷板试验方法,进行了多组加筋砂土地基模型试验,监测和分析了不同加筋材料（双向格栅与四向格栅）和加筋层数对土工格栅加筋土地基承载特性的影响。研究结果表明：土工格栅加筋土地基与无筋地基相比,承载性能得到改善,双层加筋明显优于单层加筋;土工格栅加筋限制了浅层地基的侧向变形,相同荷载下地基沉降减小,可恢复变形增大;模型试验中测得加筋材料应变和拉力很小,与土工格栅强度相比,拉伸模量对加筋土地基承载力的贡献更大。     

深置矩形刚性基础承载特性的理想弹塑性分析

当前主导控制变形的基础工程设计方法，必然要求合理地计算基础的荷载与位移关系。针对这类问题，现存的许多基于线弹性理论的解答或计算图表的作用显然是非常有限的，而复杂的数值方法又不便于工程应用。为分析深置矩形刚性基础的承载特性，笔者利用Mindlin位移解，考虑地基土的有限压缩层深度，提出了一种简单的理想弹塑性计算方法，用于分析基础的沉降、基底的压力分布、基础的荷载-沉降关系及其影响因素。结果表明，矩形刚性基础的埋置深度在适当的范围内能有效降低基础的沉降；当基底土屈服时，塑性区由短边边缘向中央开展，即基底地基承载力的发挥程度是不一致的。     

软土中桶型基础水平循环承载力的模型试验

利用真空预压方法制备了一个大尺寸软黏土模型试验土池,进行了不同竖向静荷载与水平循环荷载共同作用下软土中单桶基础承载力的模型试验,研究了竖向静荷载与水平循环荷载对基础承载力的影响。结果表明,基础的水平循环承载力小于静承载力;导致基础破坏的循环荷载与循环次数取决于竖向静荷载。竖向静荷载越大,与同一循环破坏次数对应的循环荷载就越小。依据模型试验土的循环强度变化关系,采用弹塑性有限元计算方法对模型试验进行了数值模拟,计算与试验结果基本吻合,表明可以依据软黏土的循环强度变化关系,通过弹塑性有限元数值计算评价软土地基中桶型基础的水平循环承载力。