抛石爆破挤淤过程的有限元数值模拟

抛石爆破挤淤的过程主要分为4步。第1步是直接进行抛石挤淤;第2步是在堤头前方的淤泥内进行首次堤头爆破,使淤泥的强度降低,抛石和淤泥之间的平衡被打破,抛石向淤泥内滑移和下沉,直至达到新的平衡;第3步是补填后再次进行爆破,并依次循环;第4步是每50m进行一次侧爆。通过改变淤泥强度的方式来代替爆破作用,利用有限元数值模拟方法对这4个过程进行了模拟,在此基础上进行了挤淤效果的预测。通过工程实例,进行了理论预测与钻探、探地雷达实际检测结果的对比,证实数值模拟的结果是正确的。模拟结果表明经过抛石爆破挤淤4个步骤的处理,抛石最终会形成稳定的马蹄形海堤。     

深厚软土地基爆破挤淤效果检测方法及应用实例

爆破挤淤抛石置换断面的结构分层特点及电磁参数差异具备探地雷达检测的基本物理前提。通过浙江洞头某海涂围堤的检测表明,对于底部深度达35 m左右的深厚抛石层,可采用16 MHz低频天线和合适的测试参数探测,查明落底深度、宽度以及腰部宽度等堤身参数,突破探地雷达检测深厚抛石层的局限性。其底部泥石混合层难以识别。     

抛石挤淤施工技术在沼泽地段管道基础处理中的应用研究——以延安黄河引水工程为例

以延安黄河引水工程管道基础处理施工为例,对抛石挤淤施工技术的施工原理、适用范围和施工方法进行研究可知:抛石挤淤施工技术适用于含水量大、孔隙比大、透水性弱、抗剪强度低的流塑状软土地基,通过实施该技术的实施,可提高地基承载力,减少沉降,加速地基固结,具有施工简便、工艺简单、地基加强效果明显的工程特点,是一种比较常用的软土地基处理技术,值得在类似地基中推广应用。     

深厚软土地基上充灌袋围埝下沉计算研究

采用大型充灌袋在深厚软土地基上建造围埝具有节约材料、降低造价、方便施工等优势,因此,在围海造陆中得到了广泛地应用。软弱地基由于承载力不足,且常处于流塑状态,故充灌袋围埝建造时会挤出淤泥而沉入软土中。随着下沉深度增加,围埝两侧的边载也随之增加,围埝基底也逐渐落在承载力较高的土层上,当围埝的重量与地基承载力相等时,围埝停止下沉,达到极限平衡状态。确定围埝达到设计标高时的下沉深度和充灌袋的用量是充灌袋围埝设计的核心问题。利用土体极限平衡理论并考虑隆起淤泥对承载力的影响,推导出充灌袋围埝挤淤深度的计算公式,并通过挤淤的模型试验和现场工程的监测数据来验证公式的合理性和适用性。此研究成果可供充灌袋围埝挤淤深度的设计及相关工程以参考。     

深厚淤泥爆破挤淤堤坝沉降计算与分析

爆破挤淤技术在海洋围垦和潮汐电站等工程堤坝建设中发挥着重要作用,随着海洋工程的不断推进,堤坝修建需要处理淤泥(软基)厚度在逐渐加深,在超过12 m的深厚淤泥中往往采用“悬浮式”堤坝结构,对该种堤坝结构开展沉降计算与分析有着重要的意义和应用价值。以惠州港兴盛油库护岸工程为工程实例,分别采用传统沉降计算方法、基于多孔介质渗透理论的考虑浮力作用沉降计算方法及数值模拟方法,对其爆破挤淤形成的“悬浮式”堤坝开展沉降计算,并与实际监测结果对比验证,分析几种沉降计算方法的适用性和合理性。研究表明,传统沉降计算方法得到的沉降值比实际监测值明显偏大,不适合于“悬浮式”堤坝沉降计算;考虑浮力作用方法和数值模拟方法的计算结果较为接近实际监测值,可用于“悬浮式”堤坝沉降计算。     

爆炸挤淤筑堤沉降的Verhulst预测

沉降观测是爆炸挤淤筑堤质量检测的一个重要手段,目前其监测方法较多还是按传统的观测法,需要较长的观测时间,耗时耗力。通过分析灰色Verhulst模型的特点,根据实际观测资料运用灰色Verhulst模型预测了堤身各时刻的沉降量,与实际观测具有较好的符合性,并预测了堤身的最终沉降量和所需时间。结合实例预测表明,这一模型具有较好的适用性,可以在类似工程中推广应用。     

沉桩挤土效应的模型试验研究

通过在软粘土中静力压入单桩和双桩的模型试验, 研究了沉桩挤土效应, 获得了沉桩过程中土体位移随水平和深度方向变化的规律, 并对压入单桩与双桩的试验结果进行了比较分析。     

开山石填海挤淤区非均匀软弱地基的治理

对开山石填海挤淤形成的非均匀软弱地基进行处理时，由于工程性质很差、厚度较大、沉降固结历时较长且数值较大的淤泥层位于开山石回填层之下，地基处理比较困难。本文介绍了一个经济、合理的地基处理方法，对沿海地区大量存在的同类工程具有参考价值。     

基于耦合欧拉-拉格朗日法充灌袋挤淤过程的有限元研究

在含水率大、承载能力低的软土地基上,利用充灌砂袋进行挤淤置换的方法工艺简单、施工方便、处理效果明显,已经广泛地应用在建造围埝和修筑道路中。充灌袋下沉到一定深度后,其重量与地基承载力相等,从而达到极限平衡状态。充灌袋挤淤所达到的深度与其高度存在一定的对应关系,在工程中确定此关系十分重要。通过3组不同宽度的挤淤模型试验,得到充灌袋下沉量与充灌袋高度的曲线关系、淤泥的位移特性及隆起量。利用ABAQUS中耦合欧拉-拉格朗日法（CEL法）,将充灌袋和淤泥分别用拉格朗日体和欧拉体描述,模拟充灌袋挤淤下沉的过程,将模拟得到的充灌袋下沉深度和高度的关系、淤泥的位移特点与试验结果以及理论公式进行对比。结果表明,CEL法模拟得到的结果与试验结果、理论解具有很好的吻合性,说明利用CEL法可以较好地模拟充灌袋的挤淤问题。     

治理排土场泥石流的排土挤淤—堆载固结方法

本文从分析某矿排土泥石流产生、发展的基本特征及其规律入手,综合地基处理中堆载加压排水固结和排石挤淤两种方法的优点,利用欠固结粘土与饱和松砂的剪缩特征和深层滑坡规律,提出一种经济易行的治理大规模泥石流排土挤淤—堆载固结方法。该方法已在工程治理中获得应用,并已取很良好效果。     

软土地基上海堤变形与失稳的离心模型试验与数值分析

软土地基上海堤的沉降及稳定性是围垦海堤工程的关键问题。针对海堤工程开展离心机模型试验,分别通过变加速度法及恒加速度法模拟海堤填筑过程和竣工后稳定运行过程,得到了海堤施工期及工后沉降变化规律,并通过PIV技术观察海堤的破坏模式;在此基础上,采用GeoStudio软件分别基于总应力及有效应力分析法,分析了海堤施工期及竣工后稳定运行期海堤的整体稳定性随时间变化规律。物理和数值模拟结果表明,离心模型试验能一定程度上模拟海堤的变形及失稳情况,且与数值分析结果吻合较好。海堤施工期瞬时失稳的滑裂面贯穿软土地基,并使海堤滑体发生了超过1 m的瞬时沉降。海堤填筑完成后地基超静孔隙水压力逐渐消散、海堤稳定性安全系数随时间不断提高。海堤竖向和水平位移最大值分别位于堤轴线处及坡脚处。     

软土中浅埋法向承力锚位移破坏标准模型试验

为确定浅埋软黏土中法向承力锚的位移破坏标准,利用实验室自行开发的电动伺服加载控制装置,对埋置在饱和软黏土中深度为3倍锚板宽度、系缆力角度为30°的法向承力锚模型进行了荷载和位移控制的静力加载试验。依据试验结果,以极限承载力与锚板宽度为参考,对锚板法向荷载与位移进行归一化处理,通过归一化曲线确定了法向承力锚的位移破坏标准,即破坏位移约为0.38倍锚板宽度。另外,依据锚板的尺寸、埋深及试验土体的强度条件,利用经验公式对锚的极限承载力进行了计算。结果表明,以该位移破坏标准确定的极限承载力与经验公式计算结果基本一致,两者相差均不超过10%,初步验证了该位移破坏标准的合理性。     

基于细观分析的黏土本构模型

根据黏性土在固结排水条件下的加、卸载变形特征,分析了孔隙水,固体骨架在不同变形阶段的力学响应行为,按照细观力学分析中的自洽方法,建立了在固结排水条件下的黏土损伤本构模型。模型中考虑了孔隙水和固体骨架在加、卸载阶段的不同特性,认为在损伤阶段整体剪切模量的降低是由固体骨架颗粒接触面滑移而引起,与骨架中滑动相的体积百分比和滑动相的剪切模量有关,并给出了求解整体变形模量的解析方法,最后将模型预测与不同初始固结压力,不同应力路径的排水试验结果作了比较,证明该模型是合理的。     

软黏土中地下结构浮力测试试验与分析

浮力计算是地下结构抗浮设计的关键,而弱透水黏性土中浮力大小的确定一直存在争议。对此,设计一套免受摩擦力影响的模型试验装置,对埋置于软黏土中的地下结构模型进行浮力测试。试验采用卸重上浮的思路,力学模型简单明确,浮力即等于浮起瞬间的剩余配重,并通过水压和位移的实时监测来判定结构上浮的临界状态。试验结果表明,软黏土中的水压是一个动态变化量,受渗流、温度、卸重回弹以及土-水相互作用的影响,且往往小于理论水压;实测浮力是理论浮力的0.93倍,存在少量折减;水压和位移时程曲线显示上浮过程是持续动态变化的,最终浮起时具有突发性。     

吹填场区双层软黏土地基承载特性及破坏模式

针对天津滨海地区围海造陆工程所形成的上软、下硬双层软黏土地基,利用室内载荷试验和数值模拟开展了双层软黏土地基的承载特性及破坏模式研究。研究表明：由于下层沉积土的补强效应,双层软黏土地基的P-S曲线会出现明显的凹凸转折点,其出现的位置与宽厚比密切相关,宽厚比越小,转折点出现的时间越靠后,下层沉积土的补强效果越不明显。数值结果表明：双层软黏土地基破坏模式随着上覆土厚度的变化相差不大,均为整体剪切破坏。随着载荷板宽度的增加,双层软黏土地基以冲剪破坏模式过渡为局部剪切破坏,当载荷板宽度大于3.0 m时,表现为整体剪切破坏。     

典型基坑开挖卸荷路径下软土三轴流变特性研究

模拟基坑开挖下的卸荷路径,进行了不同卸荷条件下包括围压、卸荷路径和排水的卸荷流变试验。试验结果表明：软土在竖向卸荷试验中的回弹变形可分为瞬时回弹变形和滞后回弹变形;在应力控制式三轴试验中,围压和轴压同时卸荷时的初始变形速率较大;仅卸轴压时回弹滞后效应明显,而围压、轴压同时卸荷时由于土体产生剪切变形引起负孔压,使土体回弹滞后效应不明显;在相同卸荷路径下,排水剪切时由于土体吸水膨胀使得流变特性更明显些,且产生的负孔压最终会消散。根据试验成果,建立Merchant流变模型参数与卸荷条件的线性函数关系,并将函数关系代入Merchant模型,最终得到能考虑围压及卸荷路径影响的软土卸荷流变经验模型。研究结果为软土流变变形模型研究及卸荷后基坑变形研究提供了参考。     

预压作用下软土微观结构试验及弹黏塑性模型研究

为了揭示软土固结蠕变机制,计算软基“工后沉降”,开展了室内模拟真空、堆载以及真空-堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及三轴试验前、后的微观结构试验。建立了能考虑微观结构改变的弹黏塑性(EVP)软土蠕变模型。研究结果表明：原状软土样在真空预压、堆载预压、联合预压3种预压荷载作用下,固结过程和蠕变过程具有耦合效应;土体微观结构参数的改变与宏观工程性质的改变具有相辅相成的关系;EVP模型弱化了具体应力路径的变化,其反映弹性的参数和反映黏塑性的参数可由微观结构参数确定;改进的EVP模型既能计算土体的弹黏塑性变形,也考虑了土体微观结构的变化,能更全面地反映土变形的实质。     

基于SCPTU的软土最大剪切模量测试分析研究

最大剪切模量是土的基本力学特性参数,对土动力特性分析和岩土工程抗震设计有着重要的意义。目前最大剪切模量的确定主要依赖于室内试验,土样的采取和室内试验既耗时又不能保证精度。以江苏北部里下河古泻湖相软土地区高速公路建设为工程背景,采用地震波孔压静力触探（SCPTU）和下孔法（DHT）进行了土层剪切波速的测试,基于SCPTU和DHT剪切波速测试资料建立了最大剪切模量Gmax与SCPTU测试参数之间的相关关系。结果表明：采用SCPTU测试的锥尖阻力和孔压参数能够用于对软土的最大剪切模量的初步评价。     

粘土心墙坝漫顶溃坝过程离心模型试验与数值模拟

利用作者研制成功的溃坝离心模型试验系统,对粘土心墙坝漫顶溃决过程进行了试验研究,结果发现粘土心墙坝与均质坝溃决机理与溃口发展规律明显不同,随着漫坝水流对下游坝壳冲蚀程度的增加,粘土心墙发生剪断破坏,溃口洪水流量迅速增大.基于上述试验结果,提出了一个描述粘土心墙坝漫顶溃坝过程的数学模型,并建议了相应的数值计算方法.该模型...