应力路径对软土应力-应变特性影响试验研究

采用应力-应变控制式三轴仪对福州市区某基坑影响范围内典型饱和软土进行了一系列应力路径试验,以研究受基坑开挖和支护结构作用影响的土体卸、加载应力-应变特征。对室内正常固结和相同围压K0固结的试样剪切试验结果进行了比较,表明二者在变形和强度上均存在较大差异。基于K0固结剪切试验结果,求出了邓肯-张模型参数,提出了该模型各参数的验证方法。同时,与室内正常固结试验确定的模型参数进行了对比,说明部分参数之间存在着较大差异,也决定了二者应力-应变关系上的差异,建议以K0固结试样进行三轴加、卸载试验确定邓肯-张模型参数,以满足该模型在基坑工程数值模拟分析中的需要。试验得到的典型软土的邓肯-张模型参数,可供福州市区或相似地层条件下基坑工程数值模拟时参考     

不同固结条件下黏土数值化建模的研究

研究了不同初始固结压力条件对黏土本构关系的影响。进行了2组不同固结条件下的排水压缩试验,即等压固结条件和K0固结条件。采用数值建模方法,以 和 为硬化参数的双屈服面模型为框架,通过对试验数据空间的反演获得两种不同初始条件下的黏土弹塑性本构关系,并在整个应力场 可视化。将该数值模型嵌入有限元程序对三轴压缩试验进行数值模拟,并与试验曲线及相同路径下的剑桥模型和Duncan-Chang模型关系曲线进行对比。结果表明,数值建模方法有较好的容错性,能很好地反映应力历史的影响,能模拟真实应力路径。     

土与结构间接触面的非线性弹性-理想塑性模型及其应用

将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面提出了一种非线性弹性-理想塑性模型,用于模拟土与结构相互作用体系的变形与破坏机理。推导建立了这种接触面单元的应力-应变关系和弹塑性系数矩阵,并且讨论了这种模型在基坑开挖与支护分析应用中所面临的数值计算问题。最后针对某一基坑工程实例,应用这种接触面模型进行了数值计算与分析,结果表明,该模型能够较合理地模拟接触面上的变形机理与受力状态。     

深基坑降水中不同的地质模型有限元应用研究

分析水-土耦合场相互作用时,将岩土视作弹塑性材料。在非线性本构关系下,考虑渗透作用,得出岩土体有限元方程,建立了基坑降水的三维水-土耦合的数学模型。对基坑降水中不同的地质模型潜水、承压水及有越流补给和实际工程条件井管、过滤管、止水帷幕分别进行了计算处理,并以武汉国际证券大厦降水工程为实例,对其降水过程进行了三维有限元计算。应用三维数值模拟方法,能很好地模拟基坑防渗帷幕、非均质和各向异性、承压-无压等一些解析法难以处理的实际工程条件和地质模型。     

考虑基坑开挖影响的群桩基础竖向承载性状数值分析

对土体采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,用接触面单元模拟桩-土相互作用,利用ABAQUS建立桩筏基础--地基--基坑开挖三维有限元分析模型。对基坑开挖影响下的群桩基础竖向承载性状进行了分析,讨论了桩顶反力分布、桩身轴力、桩侧摩阻力以及开挖引起的桩身水平位移及其弯矩的变化规律,并进行了考虑基坑开挖与不考虑基坑开挖的群桩基础竖向承载性状的对比分析。通过研究,取得了基坑开挖对高层建筑桩筏基础影响的基本认识,这些认识对于改进桩筏基础设计理论有一定的参考意义。     

软土深基坑支护内力和变形的三维有限元分析

针对天津经济技术开发区某软土深基坑工程,采用大型有限元分析软件ABAQUS对基坑支护体系的内力、变形进行了全三维非线性有限元分析：应用单元生死功能精确地模拟实际开挖过程;为减小不同类型单元自由度耦合引起的计算误差,对土体及支护体系均采用实体单元模拟;通过数值分析结果与实际测量数据的比较,验证了分析方法的精度,计算方 法及结论有益于今后对类似基坑工程进行更可靠的分析设计。     

砂井地基固结的三维有限元模型及应用

一维和二维的数值方法对刻画砂井地基的固结都不够准确和全面,但砂井密集地基的完全三维耦合模拟难度比较大。在对称性原理和Biot固结理论基础上,对三维渗流-二维变形的有限单元方法（PDSS法）进行了改进,给出了砂井地基经济合理的三维剖分方案,使PDSS模型能够直接刻画正三角形布局的砂井。砂井重新布置到节点上而非处理成单元,原模型计算中砂井附近径向流的偏离也得到修正。改进的PDSS模型还与反求参数的方法相结合,用于真空联合堆载预压下砂井路基固结变形的工程模拟。     

土工格栅加筋砂土的变形与破坏机理解析

利用可考虑局部破坏的非线性弹塑性有限元，对无加筋和加筋砂土的平面应变压缩试验结果进行了从小变形到破坏的全过程数值解析。加筋砂土试验体用土工格栅分6层和11层进行加筋加固。将等价二维有限元解析所得到的解析结果与试验得到的实测值进行了较为伞面的比较，结果表明：合理的二维非线性弹塑性有限元解析，不仅可以较为精确的模拟加筋砂土的平均心力-应变特性，而且还可以全面地调查试验体的局部应力-应变分布以及剪切破坏发生状况，从而，对加筋砂土的变彤破坏以及加筋材的加州机理有一个更加全面合理的认识。     

软土考虑K0固结非线性弹性模型的研究及其应用

通过研究软土各向等压固结不排水三轴试验和K0固结不排水三轴试验的应力-应变关系的归一化性状,建立一个软土考虑K0固结非线性弹性模型,并结合工程实例,检验其适用性.     

基于Midas GTS NX土的三种本构模型工程应用实例

有限元软件数值模拟是现在从业人员分析敏感环境下基坑工程的重要手段,选择合适的本构模型是其关键。为了解工程中常用的三种土的本构模型适宜性,运用三维有限元软件Midas GTS NX模拟了某大型深基坑开挖过程,将采用不同本构模型的数值模拟结果与基坑监测结果进行对比,进而分析本构模型的适用性。可为本区类似工程进行有限元数值模拟分析时提供参考和借鉴。     

某软土深基坑工程时间效应有限元分析

软土地区的深基坑因土体的固结作用和流变性而具有了时间效应。本文以Biot固结有限元法为基础,用三元件模型中的第一个线性弹簧模拟固结作用,弹性模量考虑了开挖应力路径和应力历史的影响;另外一部分(KELVIN模型)来模拟土体的流变性,以实际变形的反演来得到两个参数的大致取值,再对基坑的变形情况以及进一步开挖进行分析。假定为正常固结饱和粘土,平面应变问题。通过对某饱和软粘土地基深基坑开挖工程实例的分析,得到的挡墙水平位移曲线与实测曲线很吻合,表明程序较好地反映出基坑的时间效应。     

逐层开挖工程整体三维影像模型构建方法

对于高边坡、大型地下洞室、深基坑等逐层开挖工程,开挖形象具有动态变化的特点,工程形象变化大、开挖持续时间长、开挖面位置不断变化,开挖面地质信息必须及时采集,而传统的静态三维影像建模方法难以满足要求。本文以典型的逐层开挖工程——乌东德水电站大坝建基面边坡为研究对象,探索出一套三维影像建模方法,通过无人机倾斜摄影结合像控点测量、数据处理、模型构建,获取建基面整体三维影像。影像成果质量优良,位移偏差一般为5.1~7.9 cm,精度满足一般工程需要。此三维影像建模方法为工程信息存储、分析、展示和后期应用奠定了基础,取得了良好效果。     

基坑开挖对邻近地铁隧道影响的Midas GTS三维数值模拟分析

随着城市地铁工程的高速发展,地面建筑物基坑的施工将必然会对邻近的地铁隧道造成一定的影响,运用Midas GTS三维数值模拟计算软件分析基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,对地层自重固结、基坑开挖施工的整个过程进行模拟分析,计算的结果与实际监测数据进行对比表明,该方法对实际工程有一定的指导意义。     

清子高速某工程滑坡诱发机制及治理模拟

以清子高速某场地工程滑坡为研究对象.该工程滑坡的形成从地质条件上来看受下伏砂质粉土软弱层影响极大,该层遇水饱和后强度下降极大.从工程条件来看,由于修建服务区开挖坡脚,破坏了原始应力平衡,产生了一个有利于滑坡产生的临空面,两种因素共同导致该工程滑坡的发生.本文采用FLAC3D模拟软件模拟场地开挖后滑坡的发生机制,模拟结果验证了分析的准确性.治理措施拟采用抗滑桩.使用FLAC3D模拟软件对该抗滑桩加固效果进行模拟,结果表明,用抗滑桩治理后,滑坡整体将处于稳定状态.     

深基坑PCMW工法开挖过程离散元数值模拟分析

深基坑稳定性问题是重要的工程问题,其中,有效支护结构是保证基坑工程顺利实施的基础。本文引入离散元法,提出了基坑及支护结构建模和数值模拟方法。采用紧密堆积离散单元构建模型初始地层,引入了离散单元团簇模型来构建表面较为光滑的管桩。以南京某深基坑工程为例,采用三维离散元模拟软件MatDEM3D构建几何模型,并根据土体的力学性质设定相应单元的力学参数。数值模拟中,通过预平衡操作实现土层的压实,进而模拟了基坑开挖过程中土体和管桩的变形。将数值模拟结果与实测监测数据进行了对比分析,评价了基坑支护结构的有效性。这种基坑离散元数值模拟方法在基坑开挖过程的稳定性预判和支护结构的有效性评价上具有潜在的应用前景。     

悬臂式支护结构中几种控制变形的方法

悬臂式支护结构是基坑工程中常用的支护形式,多以排桩、地下连续墙、工法桩、钢板桩等形式出现。基坑工程中在条件受限的情况下,无法做内撑,但周边部分建（构）筑物对基坑变形很敏感,需要采取一些辅助措施来控制基坑的变形。结合工程实例介绍了悬臂式支护结构中常用的几种控制变形的方法,包括双排桩外拉、锚杆（索）加固、基坑内斜撑、基坑内土加固、坑内预留反压土等,并对这几种方法的适用范围、技术要求等进行了分析,为今后类似工程的设计施工提供借鉴。     

基于水平集的复杂三维地层模型建模及在地下工程中的应用研究

由于地质体存在断层、尖灭、出露等复杂地质现象,在三维地层建模时,为了表达这些现象,无论是面模型还是体模型或混合模型,都存在空间分割或曲面求交线的问题。由于地质体拓扑关系的复杂性、数据误差以及计算机精度问题,使得这些模型在实际建模过程中常常失效。运用水平集理论可以有效解决这一问题,水平集用隐函数表达曲面（或超曲面）,可以实现复杂地质体的表达及并、交、差等拓扑运算。在三维地层建模中,插值生成各种地质界面后,用水平集表达这些地质界面,利用水平理论完成各种复杂的拓扑操作,建立以水平集表达的三维地层模型。在此基础上,插入水平集表达的各种工程活动界面,利用水平集理论进行拓扑操作,可构建各种工程活动后的地层模型。再利用Marching cube算法抽取各种地质界面或工程活动界面,构建可用于实时可视化或用于工程评估（如有限元计算）等的NMTINF-BR地层模型或工程活动后的NMTINF-BR地层模型。     

复杂开挖过程FLAC3D力学仿真代码生成系统研究

针对直接采用FLAC3D编制复杂开挖过程力学仿真程序所遇到的困难,开发了FLAC3D力学仿真程序代码生成系统(generating code system,简称GCS)。介绍了如何利用矿用地质软件Surpac,按空间、次序、结构功能及工程地质体属性对复杂开挖过程进行剖分,形成可编程的组件;着重解决了模型单元质心定位、单元捕捉、重组和应用程序变量到FLAC3D变量、函数、语句、数据结构之间映射等问题;使用VC++开发并给出了一个特定回采开挖过程的FLAC3D力学仿真代码生成系统实例,该应用程序以模型单元数据库为数据源,通过一系列与用户交互的页面,由用户对回采开挖过程所需步骤和参数进行选择和确认,并将这些步骤和参数传递给仿真代码生成系统,由系统自动完成FLAC3D力学仿真代码的生成。FLAC3D力学仿真程序代码生成系统架起了地质三维几何造型软件与三维计算软件之间的桥梁,可大大提高编制FLAC3D三维力学仿真代码的效率,降低程序编制的出错率,有利于应用FLAC3D软件更为深广地解决复杂岩土开挖过程中的力学问题。     

暗挖地铁车站引起地表沉降拟合分析与Peck法比较研究

广州地铁 3号线某车站 ,拟采用盾构开挖双线隧道基础上扩挖车站。运用FLAC3D进行了数值分析 ;采用最小二乘法拟合地表沉降曲线 ,并与Peck法经验曲线对比 ;分析得到了较为符合实际的地表沉降计算经验公式 ,可为地铁建设同类工程提供参考