竖向荷载下矩形闭合地下连续墙桥梁基础群墙效应研究

矩形闭合地下连续墙基础（简称闭合墙基础）是一种新型的桥梁基础。通过室内模型试验,对闭合墙基础的群墙效率、沉降比等进行了研究,同时探讨了闭合墙墙间距（即内侧边长）对群墙效应的影响。试验中采用了2组不同截面尺寸的模型墙,其中A组模型墙边长小于B组模型墙,墙厚和墙高均相同。试验研究表明,闭合墙与单片墙在相同沉降下的荷载比一般都大于1,B组闭合墙荷载比和群墙效率均大于A组闭合墙;闭合墙与单片墙在相同墙顶应力下的位移比和沉降比基本都大于1,A组闭合墙位移比大于B组闭合墙。在保持墙厚和墙高不变的情况下,适当增大闭合墙基础的内侧边长可以有效地提高群墙效率和承载性能,从而获得更好的经济效益。     

Analytical solution for the response of a flexible retaining structure with an elastic backfill

An extension of an existing analytical solution for the response of a flexible retaining wall subjected to seismic loading is presented. The solution is based on the assumption that the wall and the soil remain elastic and that there are no shear stresses at the wall–soil interface while the contact remains tied. In addition to the wall displacements due to bending, the wall can experience rigid‐body motions due to rotation and horizontal and vertical movements. The solution is verified by comparing its results with those of a finite element method. Results from the analytical solution together with those of the (FEM) are used to identify and quantify the relative importance of key parameters on the seismic response of a wall. The study shows that wall flexibility and horizontal rigid‐body motions of the wall and frequency content of the seismic input have a significant effect on the wall loads. The pressures behind a rigid wall decrease as the wall rotates about its base, whereas for a flexible wall, the soil pressures decrease as the friction between the backfill and the wall increases. The rigid‐body vertical movements of a wall have little impact on the dynamic pressures induced in the wall, except for a flexible wall where, when prevented, the dynamic loads may be reduced. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢板桩挡墙主动土压力分布的形状效应

采用有限元数值试验,研究帽型钢板桩的截面形状对墙后主动土压力分布规律的影响。首先,对室内缩尺模型试验进行数值模拟,对比实测数据验证数值模型的有效性;然后,建立钢板桩挡墙数值模型,模拟该挡墙在不同位移模式下土压力变化和分布的规律,与平板挡墙计算结果进行对比,分析钢板桩截面形状对土压力分布的影响,进一步探讨形状效应的可能影响因素及机制。分析结果表明,钢板桩的截面形状影响墙后主动土压力的分布形式,影响程度与位移模式有关;墙体平动和绕墙底转动情况下,钢板桩挡墙凸出部分的主动土压力值大于凹处,但墙体绕墙顶转动情况下差异不明显;主动土压力的形状效应由土拱效应引起,截面高宽比对其影响显著,墙土摩擦角影响有限。     

冻结壁形成及解冻规律实测研究

通过实测,分析了冻结壁内温度分布规律,冻结和解冻期内冻结壁厚度、平均温度、冻结壁发展速度、解冻速度及外壁体厚占有效厚度比例与冻结时间的关系,冻结壁厚度与平均温度的关系,并得出了有关回归公式．对冻结凿井的设计和施工有着重要的指导意义．     

A parametric study of wall deflections in deep excavations with the installation of cross walls

Several case studies have revealed that the installation of cross walls in excavations can effectively reduce the amount of wall deflection and ground settlement. However, the behaviour of the diaphragm wall due to the installation of the cross walls is still unclear. This study performed a series of 3D numerical studies of wall deflections for deep excavations with cross walls and studied the effects on the wall deflection of several parameters, including the number of cross walls, the distance to the cross wall, the cross wall interval, the cross wall height and the cross wall embedment. The results presented in this study can be used as a first approximation for cases in which cross walls are designed to reduce the wall deflection induced by deep excavation.     

Three-dimensional numerical analysis of deep excavations with cross walls

Previous plane strain analysis of a case history has shown that cross walls in an excavation can effectively reduce movements induced by deep excavation. This study performed three-dimensional numerical analyses for 4 deep excavation cases with different installations of cross walls, including different excavation depths, cross wall intervals and cross wall depths. Both the observed and computed wall deflections for the 4 cases were compared with those of the same excavations that were assumed with no cross walls installed to demonstrate the effectiveness of cross walls in reducing lateral wall deflections. The results show that the cross wall also had a corner effect similar to that of the diaphragm wall. The deflection of the diaphragm wall was smallest at the location of the cross wall installed and then increased with the increasing distance from the cross wall, up to the midpoint between two cross walls. Many factors such as in situ soil properties, diaphragm wall properties, construction procedure, cross wall depth and so on may affect the amount of reduction in lateral wall deflections due to the installation of cross walls. Under the same condition, the amount of reduction was highly dependent on the depth of cross walls, distance to the cross walls and the cross wall interval.     

洪水致弯曲河道挡墙稳定性衰变

天然河道蜿蜒曲折,河湾处环流助长紊动、引发凹岸淘蚀冲刷,导致沿河公路挡墙水毁频发。针对弯道水流运动规律,对洪水条件下弯道挡墙进行受力分析;基于挡墙稳定性分析力学模型,推导了弯曲河道挡墙稳定系数计算公式,给出挡墙基底极限冲深计算方程。通过算例验证了在河湾平缓条件下弯道洪水冲击计算的合理性,并对挡墙稳定性衰减影响因素进行分析。结果表明：洪水上涨时,在墙底未发生冲刷条件下,随着弯道处洪水对挡墙的冲击荷载增大,挡墙稳定性提高;在墙底发生冲刷条件下,挡墙稳定性降低,墙底淘蚀可能导致挡墙倾覆失稳。洪水陡落时,挡墙稳定性随挡墙前后水位差增大而降低,挡墙的抗滑稳定系数衰减速度比抗倾覆稳定系数衰减速度更快,挡墙滑移失稳可能性较大。得出的挡墙稳定系数计算方法的结果与现场情况基本吻合,可为类似沿河挡墙的设计与研究提供理论参考。     

大宁水库防渗墙受墙侧回填施工影响的数值模拟

大宁水库防渗墙部分区段地势落差大,墙体两侧及下墙顶部有较大回填土方量,受工程扰动较大。在既有试验和实测参数的基础上,依据现场实际回填施工过程,对大宁水库防渗墙受墙体两侧回填土施工作用进行了三维数值仿真模拟。模拟过程中考虑了回填土和防渗墙之间的相互作用,分析了距墙体不同位置、不同接触形式的回填土对墙体变形和应力的影响,获得了随施工进程墙体内部位移和应力的分布规律。研究表明,填土过程中上部墙体向水库内侧倾斜,其最大主应力出现在两墙交接位置的上方;下部墙体倾斜量很小,最大主应力出现在导墙下方,不存在拉应力;墙体的位移、应力沿走向方向存在一定的差异,在墙体拐角处变化最大。对比分析表明,数值模拟结果与现场实测值较为接近。     

格宾挡墙发展综述

格宾挡墙是一种新型柔性支挡技术,且优于以往传统方法,具有柔性、透水性、耐用性、抗震性以及利于植被生长等优点。近年来逐渐在我国水利、航道、公路、铁路、矿业、地灾、机场等工程建设中广泛应用。回顾了格宾挡墙发展历程,分析了现阶段格宾挡墙的双绞合六边形钢丝网和多种不同填料的界面摩擦特性、格宾挡墙的破裂面形式、加筋格宾挡墙的加筋机理、加筋格宾挡墙最佳布筋方式等研究热点。最后,探讨了格宾挡墙研究理论滞后、设计规范缺失等问题,并提出了对策。     

有限填土加筋土挡墙的稳定性及破坏模式分析

有限填土加筋土挡墙是短加筋土挡墙的一种特殊情况,其工作性状还没有被清晰地认识。文章在离心模型试验成果的基础上,采用FLAC软件建立有限填土加筋土挡墙的二维数值模型,讨论了加筋间距、加筋长度以及墙面与竖直平面的夹角对挡墙稳定性和破坏模式的影响。结果表明:（1）墙后有限填土情况下主动土压力约为库伦主动土压力的1/2~1/3;（2）在稳定地基工况下,挡墙均为复合破坏模式,滑动面呈折线型,在挡墙中下部,滑动面同时穿过了加筋区和填土区,从墙趾处滑出;在挡墙上部,滑动面基本沿着填土与稳定墙面的接触面向上发展;（3）潜在滑动面是自下向上逐渐形成的,体现为下部剪切、上部拉张的特征;（4）在墙后有限填土情况下,加筋长度减小到0.4H时,挡墙仍能保持稳定,加筋间距在控制挡墙稳定性方面具有重要作用。     

粉质砂土土钉墙水平位移与土钉轴力的FLAC3D研究

以物理模型土钉墙的破坏性试验获得的土体的基本参数和模型的尺寸为基础,应用FLAC3D软件建立土钉墙数值模拟模型。通过数值模型模拟基坑开挖与支护过程,并监测该过程中的土钉墙墙体沿深度方向水平位移情况和各层土钉的轴力变化情况以及它们之间的关系。支护过程结束后,在墙顶分级施加竖向荷载直至墙体产生较大变形,研究了土钉墙在超载状况下的工作状况以及破坏过程,并与物理模型土钉墙的破坏性试验结果进行对比。研究发现,开挖过程中墙体水平位移底部大于顶部,呈“勺形”分布;墙体水平位移最大处附近的土钉轴力也最大;粉质砂土土钉墙变形超过基坑开挖深度的4‰后,墙体的稳定性会极大降低;粉质砂土土钉墙没有下卧软弱层时,在地面超载作用下其破坏形式为体内破坏,表现为部分土体沿滑裂面向下滑动。     

基于DTS的地下连续墙接头处渗漏预测

地下连续墙作为深基坑的支护墙体,具有良好的强度和安全稳定性。但墙体的不完整性会引起渗漏问题的发生,严重影响墙体的功能。针对地下连续墙的渗漏问题,设计模型试验探索了不同加压功率、不同加压时长下不同含泥量混凝土的温升稳定情况,通过温升曲线中的异常点,可分析墙体的完整性及发生墙体渗漏情况,提出了基于分布式光纤温度感测(Distributed Temperature Sensing,DTS)技术的地下连续墙混凝土浇筑完整性检测方法及对地下连续墙接头处渗漏的预测方法。以昆明地铁四号线的深基坑地下连续墙项目为例,介绍了利用DTS监测地下连续墙渗漏的感测光缆及其布设方法,对比检测结果及现场实际渗漏情况,验证了这一方法的可行性和有效性。     

重力式挡土墙质量检测与安全评估方法

重力式挡土墙以其构造简单,取材方便,工程造价经济等诸多优点被广泛应用于建筑、交通等领域,而如何鉴定挡土墙的综合质量是挡土墙检测的主要问题。通过参考大量的工程实例和工程经验,针对挡土墙检测过程中提出了一套合理的、科学的检测步骤和检测方法,并结合挡土墙的稳定性验算和安全验算,对检测数据进行系统的分类和评估,最后得到了一套针对挡土墙综合质量的安全评估标准,将挡土墙的综合质量进行评级,以便科学地指导工程加固。     

土工格室柔性挡墙变形规律数值模拟研究

土工格室柔性挡墙作为一种新型公路边坡支挡结构,在公路工程建设中具有广阔的应用前景。柔性挡墙墙背土压力与挡墙的变形形态及位移量大小密切相关。运用岩土工程有限元分析软件Plaxis研究了柔性挡墙在不同工况下的变形规律,计算分析了挡墙的高宽比、坡度以及路基表面荷载对于挡墙的变形性状的影响。研究结果表明,高宽比较大时,挡墙的水平位移量和自身的挠曲变形较大,墙背变形表现为外凸的抛物线形。随着高宽比的减小,挡墙的水平位移量和挠曲变形逐渐减小,墙背变形形态亦发生了变化;挡墙顶部的水平位移随着坡度的变小而迅速减小;随着填土表面荷载的增大,挡墙顶部的水平位移量逐渐减小,而总水平位移量和挠曲变形却逐渐增大。研究成果为柔性挡墙土压力计算方法的提出提供合理的理论依据,对于土工格室柔性挡墙的设计具有一定的参考价值     

高速公路连拱隧道中墙治理方案研究

针对某高速公路连拱隧道中墙混凝土强度不足问题,采用有限元数值计算方法对连拱隧道中墙进行了计算,发现中墙的安全性不能满足规范要求。为了保证隧道中墙的安全使用,分别对全部凿除中墙和部分凿除中墙的治理方案进行了研究。结果表明：采用分段部分凿除的方案对中墙进行治理时,对初期支护影响较小,未凿除的中墙内力略有增大,对隧道整体结构影响很小;而采用全部凿除方法对中墙进行治理时,对初期支护影响较大。对施工进尺长度的研究表明,在Ⅲ级和Ⅳ级围岩区段隧道中墙治理时,一次凿除长度分别取为12 m和9 m是较为合理的。修复后的连拱隧道中墙安全性满足规范要求。     

软土地区采用灌注桩围护的深基坑变形性状研究

根据上海软土地区80个钻孔灌注桩围护的深基坑工程案例有关数据,系统地分析了基坑开挖引致的灌注桩变形性状。所有基坑的灌注桩最大侧向位移介于0.1 %～1.0 %倍的开挖深度之间,平均值为开挖深度的0.44 %。钢筋混凝土支撑和钢支撑在控制墙体的变形上没有明显差别,最大侧向位移一般位于开挖面上下5 m的范围内。无量纲化最大侧向位移随着支撑系统刚度的增大而减小,随着墙底以上软土层厚度的增加而增大,但与灌注桩插入比及坑底抗隆起稳定系数之间并无明显的关系。墙顶侧向位移随着首道支撑位置深度的增加而呈现出指数增长的趋势,而灌注桩最大侧向位移与首道支撑的深度位置无明显关系。     

基于三维数值模拟的深基坑隔断墙优化设计

作为一种保护邻近建筑物的措施,隔断墙已经开始在深基坑工程中应用,但目前对其有关参数的设计还缺乏理论指导。以某软土地区深大基坑实例为背景,利用有限元分析软件ABAQUS,建立三维有限元分析模型,土体采用修正剑桥模型,模拟开挖实际工况,深入分析了隔断墙各设计参数对保护基坑邻近建筑物效果的影响,邻近建筑物沉降计算值和实测值验证了隔断墙参数优化分析结果的合理性。研究结果表明：地表位移、建筑物的横向角变量和围护墙最大位移随着隔断墙深度的增加而逐渐减小,但建筑物横向角变量的减小幅度趋缓,隔断墙存在一合理深度;随着隔断墙的位置逐渐从基坑侧壁向邻近建筑物移动,隔断墙外侧地表横向和纵向沉降以及纵向不均匀沉降均减小,建筑物的横向角变量也明显减小。理论上,隔断墙越靠近邻近建筑物,保护建筑物的效果越好;隔断墙的平面设置范围对于邻近建筑的保护效果也有着明显的影响,一般情况下可以取邻近建筑物的范围作为隔墙的合理设置范围;隔断墙刚度对地表位移和建筑物角变量影响不大,实际工程中宜取中等刚度的隔断墙。     

不同面板形式加筋土挡墙结构特性现场试验研究

以成昆铁路复线加筋土挡墙为工程依托进行现场原位试验,对比分析工后9个月内新型整体式面板、内嵌返包结构的模块式面板和模块式面板3类加筋土挡墙的结构特性。在此期间发生两次地震,监测了震后挡墙变形及土压力变化。结果表明:整体式面板加筋土挡墙整体稳定性最好,具有良好的抗震性能,格栅应变变化率、墙体压缩量和墙面水平位移均最小。整体式面板和模块式面板加筋土挡墙墙背土压力沿墙高近似呈M型,内嵌返包结构的模块式面板加筋土挡墙墙背土压力沿墙高近似呈倒S型。整体式面板加筋土挡墙的侧向土压力系数沿墙高变化较小,小于美国联邦公路局(FHWA)加筋设计指南计算值;内嵌返包结构的模块式面板加筋土挡墙侧向土压力系数沿墙高呈增大的趋势,挡墙中、下部小于FHWA计算值,上部接近或大于静止土压力系数;模块式面板加筋土挡墙侧向土压力系数大部分处在FHWA计算值与静止土压力系数之间。3类挡墙土工格栅应变沿墙高均呈非线性变化。挡墙墙体压缩量随着时间的增加逐渐增加,在工后前50 d时间内增加速率较快,随后增加速率减缓,进入雨季之后增加速率再次增大。发生地震后,3类加筋土挡墙均出现不同程度的墙背土压力减小、格栅应变增大、墙体压缩量增加和墙面板外移的现象。     

基于土体小应变本构模型的TRD工法成墙试验数值模拟

等厚度水泥土搅拌墙技术即TRD工法,近年来在深基坑工程中得到了广泛应用。以上海国际金融中心基坑工程开展的0.7 m厚、8 m宽、56.7 m深TRD成墙试验为背景,采用有限元方法,并基于土体小应变本构模型对其成墙过程进行了模拟,得到了土体侧向位移和地表沉降曲线,并与实测数据进行了对比。结果表明,距离墙体5 m处两者的土体侧向位移曲线基本一致,而距离墙体1.4 m处的土体侧向位移在深度大于20 m后的计算结果较实测值偏小;地表沉降在靠近墙体处最大,随着距墙体的距离增大而逐渐减小。最后分析了成墙深度对地表沉降和土体侧向变形的影响,结果表明,深度越深,引起的土体侧向变形和地表沉降也越大。通过不同成墙深度引起的地表沉降归一化曲线可看出,TRD成墙引起的最大地表沉降约为0.05%H（H为成墙深度）,沉降影响区域约为1.8H。     

地下连续墙施工技术

地下连续墙是一种科学先进的施工方法。由于地下连续墙既可用作地下工程的防渗挡土结构墙,又可用作建筑物的承重基础墙,所以已成为地下工程的一种基本的选择方案。根据８个地下连续墙工程项目的施工经验,叙述地下连续墙的导墙、成槽、钢筋混凝土灌注、泥浆处理等施工工艺,并列举了３个工程实例。