软土地基上填土桥坡工后沉降三维有限元研究

采用适用于上海饱和软土的非线性粘弹塑性模型, 研制了三维有限元软件。 应用该软件对软土地基上填土桥坡的工后沉降进行了三维有限元研究, 并将计算值与实测结果作了比较, 认为软土路基的蠕变效应是造成桥坡工后沉降的主要因素。     

软土地基工后沉降预测模型的研究

预测工后沉降是高速公路所要解决的主要问题之一。指数曲线法和双曲线法是以往常用的分析方法。但实践表明,前者推算的结果常常偏小,而后者推算的结果又常常偏大。文中提出了一种反映沉降速率与沉降半立方非线性关系的双曲型曲线预测模型。理论分析和实例预测结果表明,该模型的预测值更接近实测值,预测结果的可靠度更高。     

竖向排水井地基工后沉降预测

预测工后沉降是排水固结预压加固软土地基的关键问题之一。根据等应变竖向排水井地基固结理论,提出了沉降曲线的近似计算方法。通过实测沉降资料与近似理论曲线的拟合,获得竖向排水井地基的最终沉降量和平均固结度,从而预估其工后沉降量。将该方法分别应用于真空预压和堆载预压处理的竖井地基,进行工后沉降预测,结果表明该方法是可行的     

机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究

以威斯特卡德板中受荷计算刚性道面PCN值的理论为基础,考虑刚性道面接缝传荷能力和山区机场地基不均匀沉降,建立了基于“地基-道面-飞机荷载”相互作用的足尺9块板道面结构三维有限元分析模型。运用该方法,根据统计的国内主要民航运输飞机ACN值,确立了15组计算分析模型。经威斯特卡德理论和Bisar软件验证了模型的可行性。研究表明,高填土机场道面板底最大拉应力与地基不均匀沉降呈线性关系,高填土机场工程中对于1‰的地基不均匀沉降控制比较合理,对于设计强度为5.0 MPa以上的道面结构,允许地基最大不均匀沉降值为1.2‰。     

软土地基上大面积水池的沉降

本文主要介绍软上地基上大面积水池的沉降观测,根据水池各部位不同沉降情况提出分析意见,包括对软土地基上水池沉降计算一系列问题的考虑。     

软土地基海堤沉降的有限元模拟

围涂工程的海堤直接坐落在软土地基上,致使地基土受到挤淤、排水固结,产生了较大的沉降量。当前计算海堤沉降基本上按照规范规定以分层沉降总和法为主,辅以软土修正系数,对工后沉降要求结合固结计算和类似工程经验等综合分析确定,对不同的设计人员往往会产生较大的计算误差。如何准确判断海积软土在海堤荷载作用下的沉降变形往往是堤防建造和围海造地等重大工程中的关键环节。为研究海积软土的变形特性,在室内试验和实测沉降的基础上,采用plaxis有限元软件对实际的工程项目全过程施工的模拟,认为采用粘性土弹塑性模型对堤坝沉降变形进行平面应变情况的模拟,沉降模拟跟实测比较接近,并能很好地模拟工后沉降,能解决由经验判断产生的较大误差。     

软土地基沉降速率的分析研究及其应用

本文利用Terzaghi一维固结理论推导出了在主固结阶段沉降速率与沉降、剩余沉降及固结时间的关系。结果表明，沉降速率与沉降、剩余沉降均呈线性关系，沉降速率的对数与固结时间成正比。根据这些函数关系，就可推算出最终主固结沉降、剩余沉降以及固结时间，为工程施工提供理论依据。本文还结合了工程实例，论证其可行性。     

竖井地基的粘弹—粘塑性固结及有限元解

用1个带双屈服面的粘弹-粘塑性模型来描述软土的流变性状，并结合Biot固结理论对软土地基的固结沉降进行有限元分析。对竖井预固结地基进行计算，以预压所产生的沉降量及所引起的附加有效应力分别大于设计载荷所引起的最终沉降量和附加应力为终止预压的依据，计算取得了合理结果。     

高速铁路软土地基处理方法对比试验

为探索高速铁路较薄软土地基的加固处理方法,在中国江苏省某铁路试验段进行了针对淤泥质黏土厚度为2～5 m的软土地基现场填筑试验,包括袋装砂井加爆炸、塑料排水板加等载预压、两种间距粉喷桩及砂垫层处理共5个区段。通过为期14个月的原位测试,得到较薄软土地基的沉降变形特性;并通过加固方案效果对比,研究了工后沉降控制效果和工程经济性,其成果对高速铁路软土地基加固处理方案、设计参数的选有一定的参考价值。     

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。     

盾构隧道施工地表变形分析与三维有限元模拟

随着地表建、构筑物密度与日俱增,在地铁建造过程中对地表环境的保护是一个越来越不容忽视的难题。盾构法隧道施工技术成功地应用于地铁施工之后,如何合理预测和控制盾构施工对地表变形的影响就成为了一个新课题。在查阅大量文献的基础上,总结前人的计算方法,利用有限元方法对某盾构隧道工程进行了三维的变形模拟分析,与实测的数据比较计算结果较为满意。     

The microscopic characteristics of Shanghai soft clay and its effect on soil body deformation and land subsidence

Compaction of the 40-m-thick, upper Shanghai soft clay contributes to land subsidence in the Shanghai region. The upper clay, a marine deposit, continuously subsides at rate of 3 mm/years despite mitigation strategies designed to control land subsidence. These strategies include the artificial injection of water into the subsurface. Data describing the particle-size distribution, pore-size distribution, microstructure, mineralogical composition, pore-solution composition, and cation-exchange capacity indicate that the clay is semidispersed, substable, and susceptible to compaction. An evaluation of soil body deformation caused by artificial injection of dilute water into a marine clay suggests that depression of the electrostatic double 1ayer in the marine clays may be responsible for the observed compaction and resulting subsidence. A decrease in the swelling pressure of the marine clays might result from a reduction in the concentration of dissolved sodium in pore fluids when calcium-bicarbonate water is injected. Thus, ironically, the strategy designed to mitigate land subsidence could be contributing to it. Increasing the concentration of dissolved salts in the injection water may prevent the collapse of the clay structure and halt or reverse the subsidence process. The analysis results indicate the deformation of soft clay by consolidation is subject to its microscopic physical and chemical features, rather than the fluctuation of groundwater level. This continuous compression contributes as a major part to the land subsidence in Shanghai. Supported by Programmer of Excellent Young Scientists of the Ministry of Land and Resources People’s Republic of China, No.2002-18.     

The effect of clay dehydration on land subsidence in the Yun-Lin coastal area, Taiwan

 The smectite dehydration theory developed by Ransom and Helgeson was applied for simulation of land subsidence in the Yun-Lin coastal area, Taiwan. The volumetric reduction of smectite clay at equilibrium state was computed by assuming that the dehydration of interlayer water in smectite clay can be described with a regular solid solution reaction. By using the in situ stratigraphic data collected from the subsidence monitoring wells in the simulated area, the amounts of land subsidence caused by smectite dehydration in three scenarios with pressure variation were calculated. The results indicate that significant amounts of land subsidence can be attributed to smectite dehydration. This finding reveals that smectite dehydration is of importance for assessment and prediction of land subsidence. Additionally, the results also indicate the overburden weight has a larger effect on clay dehydration than the effective stress change resulting from over-pumping, although both of them induce relatively minor variations on land subsidence. Received: 23 February 2000 · Accepted: 23 March 2000     

开采地下水地面沉降三维数值模拟分析

根据汉口新业大厦水文地质与工程地质条件,建立开采地下水非稳定流定解问题三维数学模型,利用现有承压含水层非稳定流定解问题数值方案求解,重点讨论了源汇项的具体数学表达式。又简介根据达西定律和水均衡原理,建立了三维有限差分数值方程及其解法。根据土的有效应力原理和压密原理推导出了抽水沉降非线性压密方程,并研制了相应的三维有限元和有限差分计算程序。最后,对该环境岩土工程问题进行了分析和评价,计算结果与实测结果符合较好。     

上海地面沉降研究的过去、现在与未来

地面沉降是我国东部沿海平原地区城市化进程中,资源与环境如何由对立走向统一的焦点之一.上海地面沉降具有一定的代表性,经几代地质工作者的努力,在地面沉降监测、研究与防治方面取得了一定的经验与成绩.本文初步总结了上海地面沉降研究与防治工作的现状与存在的问题,并分析了我们在新世纪所面临的机遇和挑战.     

基于地下水渗流方程的三维地面沉降模型

针对地下水抽取引起的大面积地面沉降的问题,提出了一种计算方法。该方法基于饱和与不饱和岩土介质中地下水渗流理论,计算出三维状态下的大面积地面沉降。提出的方法被结合到地下水渗流的三维有限元法分析中,计算时考虑了地层的可压缩性,并被用来分析软土的固结,将该法与太沙基理论及固结试验的结果进行比较,结果表明其误差小于2 %。该法还被用来分析单井抽取承压地下水引起的周围地基的沉降及承压水层由于挡水板的阻断作用而引起的下游侧的地基的沉降。     

国际地面沉降研究进展的启示

地面沉降不仅影响社会经济的可持续发展,还威胁人类的生命安全。为推动世界地面沉降防治工作的进一步发展,根据近几年的地面沉降研究成果,对国际地面沉降最新研究进展进行了综述,旨在分析国际先进的地面沉降研究思路、方法、技术和管理政策,为中国今后的地面沉降工作方向提供指导。从地面沉降监测手段、监测网布设、监测精度,以及沉降机理研究和管理措施几个方面对比了国内外地面沉降工作,分析了中国在地面沉降工作中的长处与不足。中国地面沉降防治工作在沉降监测、机理研究、完善相关法律法规等方面依然任重道远。     

岩溶基底隧道拱顶沉陷三段四层关键技术研究

为有效治理岩溶基底城市隧道拱顶地层沉陷地质灾害,在充分探明沉陷区水文地质、工程地质特征的基础上,提出了“三段四层控制技术”,将治理区划分为沉陷区重点加固段、影响区次重点加固段和超前加固段;再根据治理深度和治理顺序进一步把沉陷区重点加固段分为顶部阻浆层、拱顶止浆垫层、拱顶加固层和中间加固层,研究了每段、每层注浆加固机理、浆液类型选择和控制注浆参数。研究成果表明,采用孔内复合止浆技术满足不同深度地层分段注浆为主、垂直孔和定向斜孔相结合,充填注浆、劈裂-挤密注浆相结合,以速凝浆液为主、单液水泥浆为辅,严格控制安全注浆参数,是“三段四层控制技术”安全有效注浆的技术关键,该技术方案在岩溶基底城市隧道拱顶地层沉陷地质灾害治理方面,取得了较好的注浆加固效果,有良好的推广应用价值。     

深部开采地表沉陷规律模拟研究

通过对煤矿深部开采沉陷的结构力学模型研究,提出了盆地水平煤层地表沉陷的理论预测模型,给出了整体和分步两种近似计算方法。在变动煤层开采深度和工作面长度的条件下,采用数值模拟方法对相关的数据进行了拟合计算对比,并基于现场沉陷观测数据对模型进行了验证。新模型方法结合力学模型计算得出开采沉陷预计参数,可以针对上覆岩层的力学参数对所得预测数据给出合理的力学解释,摆脱了经典预计模型概率积分法只依靠统计方法预测结果的缺陷,可为深部安全开采和地表沉陷的预测与控制,提供可靠的科学依据