Mindlin位移解在桩基沉降计算中的应用

本文简要介绍了以均匀半空间Ｍｉｎｄｌｉｎ位移解为基础的弹性有限元桩基础沉降计算方法。该方法考虑了桩与桩,桩与土,土与土之间的相互作用,能够计算荷重不均,布桩不均,桩径不同,桩长不同等复杂基础形成的沉降问题。并用了一个工程实例进行说明,计算结果与实测值较为吻合。     

Mindlin解在水泥土桩复合地基变形计算中的应用

结合由变形控制设计水泥土桩复合地基的实践经验,将Ｍｉｎｄｌｉｎ应力解用于变形计算中,并考虑水泥土桩的临界桩长,提出了一种按三层地基模式计算水泥土桩复合地基变形的方法。     

Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用

在我国华南、东南及华北沿海地区隧道工程中,隧道围岩常为“上软下硬”的复合地层,即洞身上部是软弱的土层、下部为强度很高的硬岩地层,在该类地层中进行盾构施工引起的地面沉降问题目前还鲜见研究报道。针对此现状,延续采用Mindlin解求解地表沉降的思路,为了克服扩展Mindlin解面对非均匀地层时的局限性,引入层面状态向量,利用积分变换和矩阵推导解决了位移与应力在不同层面之间的传递问题,建立了适用于复合地层的扩展Mindlin解。对比了Mindlin解及扩展Mindlin解对复合地层中盾构隧道地表沉降问题的适应性,并与背景工程监测数据对比。推导过程表明,运用Mindlin解或扩展Mindlin解来求解地表沉降都面临困境,需要进行一定的简化。而工程监测数据则表明,采用Mindlin解计算结果偏大,可作为工程设计的参考;扩展Mindlin解计算地表沉降的方法有一定的准确性。     

基于Mindlin解分析隧道开挖对近邻桩基的影响

预测隧道开挖对邻近桩基产生的附件内力和变形对隧道建设具有重要意义。传统弹性地基梁法忽略了相邻桩-土界面单元的相互作用和桩-土界面的塑性变形,其预测结果与实际有较大出入。基于Mindlin解考虑桩-土界面单元相互作用,假设桩-土界面为理想弹塑性体,根据摩尔-库仑准则得出桩侧土体的极限剪应力和极限土压力,可由本构方程得出隧道开挖引起的桩基附加内力和变形的塑性解。将该方法得到的塑性解与离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。新方法考虑了桩身相邻桩-土界面单元的相互作用,得到的附加变形较传统地基梁解大。最后,讨论了桩-土界面塑性变形对桩基附加内力及变形的影响,由于不考虑桩-土界面塑性变形,导致桩基附加内力和变形产生较大偏差,并且随着地层损失率增加,偏差增大。     

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。     

基于Mindlin解的压力型锚杆锚固段的受力分析

假设锚杆为与周围介质相同的材料,视锚杆作用的岩土体为弹性半空间位移体;基于Mindlin位移解,求出集中力作用下周围岩土体沿锚固体的轴向位移;根据压力型锚杆锚固段的受力状态,计算锚固体在轴向荷载作用下压缩变形,利用锚固体与周围岩土体变形协调假定,推导出锚固段轴向应力和剪应力分布的理论解。经过与已有现场试验实测数据对比分析,验证了理论解的可行性,并在此基础上讨论了相关岩土参数对锚固段轴向应力和剪应力的影响。锚杆现场试验和理论分析结果表明:压力型锚杆的锚固段所受轴向应力和剪应力与锚固力成正比;压力型锚杆的锚固段所受剪应力的分布形式受周围岩土体弹模、泊松比以及锚固体与周围岩土体界面的内摩擦角等因素的影响。其中周围岩土体的弹模影响最大。     

桩长及水泥掺入量对柔性桩承载力等的影响

采用弹性无限半空间体内的Mindlin应力解和分层总和法，计算分析了柔性桩的荷载传递规律，较详细地讨论了桩长、固化剂（水泥）掺入量对柔性桩复合地基承载力、变形的影响。计算值与实测值比较吻合。     

层状煤岩介质的基本解

煤岩的水力压裂实际上就是半无限大分层均匀介质的断裂问题,要利用有限元法或边界元法模拟裂缝扩展,就必须找出半无限空间的基本解。本文从三维弹性力学最基本的平衡方程和本构关系出发,推导出状态传递微分方程。在求解状态传递微分方程时,对指数矩阵进行分解,避免了直接解法导致状态变量的发散。引入了半无限体的无穷边界条件,推导出半无限层表面的位移与应力关系式。根据状态传递方程,可得出层状煤岩任意点的应力和位移的值。此结果可直接退化到经典的半无限域经典的Mindlin解。     

基于Melan解的水平基床系数分析方法及工程运用

弹性地基法具有概念清晰、过程简单等优点在深基坑设计中广为运用,合理选择土体水平基床系数是弹性地基法的关键因素。以往地基水平基床系数多依靠于经验取值,一些学者也曾经尝试采用mindlin解等一些经典的弹性解来确定地基水平基床系数,但在参数的取值以及边界条件的确定方面均存在问题。根据反对称问题的特点,很好地解决了基坑开挖后的边界条件问题,使之符合弹性半空间理论,同时采用考虑应力状态和应力水平的土体参数,使得参数的选取更加符合实际情况。结合理论分析结果与应力路径试验结果,得到了与模量相关的水平基床系数计算方法。将计算得到的水平基床系数运用到杭州市地铁一号线试验段深基坑开挖工程中,并与实测结果进行比较,验证了计算方法的正确性,为杭州地铁后期设计计算、开挖施工提供了理论依据。该方法与传统弹性地基法相比,水平基床系数的取值有明确的计算方法,与连续介质有限元法相比,参数简单、计算简便、概念明确。     

β分布的参数确定及其在岩土工程中的应用

对岩土工程中随机变量的空间概率特征进行了统计分析,介绍了确定β分布各参数的迭代方法,提出了经验公式简化迭代过程,有效地处理了随机变量分布范围的估计问题,并阐明了β分布在可靠度领域中的适用性。作为对比,对同一样本采用了其他分布进行拟合。分析结果表明,β分布拟合精度高于其他分布。     

前馈逆传播算法优化及其在岩土工程中的应用

研究并分析了对BP网络收敛性能有重要影响的非线性系数的取值方法及规律,并给出了在岩土工程问题中的应用实例.利用该方法,提高了BP网络在具体工程应用中的实用性.实践证明按照此规律及方法对BP网络的收敛算法进行改进,能够明显提高网络的收敛速度及收敛精度.     

地应力测量及其地下工程应用的思考

国内外地应力实测资料证实,地表附近构造应力受多种影响因素的干扰,经常叠加着非构造应力(如地形等引起的应力)。为此,本文讨论了地应力测量及其地下工程应用值得注意的问题。地应力测量前应充分考虑测量孔位的选定和地形地貌、岩性、断裂等的影响;地应力测量后应对测值的各种影响因素和可靠性进行分析、进行岩石力学性质校正和对比分析以及测值的代表性分析等;工程应用应考虑具体工程所处不同构造部位、不同岩性、不同岩体结构、不同深度等局部地应力状态的变化和差异,此外,工程本身不同的设计结构、尺寸等引起的局部地应力状态变化也需予以充分考虑。     

岩土综合勘察技术在风力发电场地基工程中的应用

以风力发电场工程勘察为例,介绍了岩土综合勘查技术在不同的地形地貌、地层和水文地质条件中的应用。由于拟建工程的风机塔基大多数坐落于地势较高的山坡处,故采取以井探、槽探方法为主,工程物探为辅的勘察方法;对于位于平缓地带的办公区、生活区和变电站的场地勘察,则运用了土层剪切波速测试和静力触探试验的方法。通过各种岩土勘察技术的应用,掌握了该场地的地基土层物理力学性质指标及地基适宜性。地基变形监测和建筑物的稳定性检测结果显示,应用该方法所提供的岩土设计参数和各种施工方案经济合理、目的性和针对性强。     

考虑不同基础埋深的沉降计算统一公式

通过对不同作用深度、不同长宽比矩形面积均布荷载角点下应力系数Mindlin解与Boussinesq解的分析比较,建立了二者之间的统计关系,利用“归一化函数”,引入“沉降计算深度修正系数”,并通过对北京地区数十个工程沉降实测值进行反分析得到“沉降计算经验系数”,提出了对不同埋深的天然地基与桩基都适用的“统一沉降计算公式”。     

边坡临界高度卡尔曼公式之工程应用

对边坡临界高度这一工程地质和岩土工程问题,古典的卡尔曼分析法至今仍有生命力和应用价值。全面归纳了确定一般边坡、直立边坡和具张裂隙边坡的临界高度的卡尔曼公式,并提出了应用这些公式的方法和条件,以工程滑坡、路堑边坡、挡墙基坑和天然危岩为例示范了公式的工程应用。     

上海地区勘察阶段估算高层住宅沉降量的实用方法

勘察设计阶段估算基础沉降量时通常采用等代实体基础的分层总和法,但由此计算出的最终沉降量一般与实测值差别较大。这一差别就会导致勘察和设计工作过于保守,造成不必要的浪费。实际工作中学术界对此也做了大量的工作,分析了产生误差的原因,也提出了使计算结果更为准确的计算方法。但鉴于勘察阶段对沉降量计算的要求,以及等代实体基础的分层总和法积累多年的经验,本文考虑在不改变计算方法的前提下,提出一个实用简便的方法计算沉降:对经验附加应力赋予一个调整系数,使计算所得的最终沉降量更接近实测值。     

离散元法及其在岩土工程中的应用综述

离散元法是基于不连续性假设的数值方法,它特别适合于求解节理岩体中的非连续性问题。在介绍离散元法基本原理的基础上,着重对离散元法在岩土工程领域的应用现状作了叙述和分析,并对其发展趋势进行了探讨。     

垂直荷载下地基平均附加应力系数公式推导

按照《建筑地基基础设计规范》（以下简称《规范》）进行地基沉降计算,要使用地基平均附加应力系数。目前,该参数一般都是通过查表内插获得,虽然方便,但结果会因人而异。笔者利用积分法导出常见基础下地基平均附加应力系数计算公式,并编制了Excel计算表。通过对比,矩形基础角点及圆形基础中点均布荷载下的数据（以下简称“公式数据”）与《规范》及相关书籍中的数据（以下简称“表列数据”）完全一致,而矩形基础三角形荷载下的公式数据与表列数据有些误差,本文对这些误差也进行了分析。虽然未见到条形基础的表列数据,但实际工程中条形基础仍大量存在,因此,本文也给出了其推导公式。以上公式可极大地方便工程技术人员在实际工作中的运用。     

应力控制技术及其应用综述

概述了应力控制技术的基本原理及其在国内外的应用状况，指出了应力控制技术对于解决深井高地应力岩层的开采与支护问题有独特的作用，及它在我国深井矿山开采中的应用前景，并对其力学机理作了初步探讨。