软土地基上建筑物沉降的三维数值模拟分析

受场地地质条件的限制,很多建筑物采用高压缩性的软土作为天然地基,软土地基的不均匀沉降会威胁到结构的安全。不均匀沉降受上部荷载、结构刚度以及土层的不均匀性等因素的影响,传统的分层总和法不能全面地考虑这些因素。因此需要一种更为有效的分析方法来预测建筑物的沉降情况。采用结构、基础与地基共同作用的分析方法,对一栋倾斜的砖混建筑物进行三维数值模拟分析。通过与实际观测结果相比较,证明该方法能很好地分析建筑物的不均匀沉降情况。     

两种曲线模型在软土地基沉降预测中的对比研究

以广州市南沙港区真空预压下深厚软土地基为研究对象,分别利用泊松曲线模型和双曲线模型计算不同预测时间的软土地基沉降量,结果表明,双曲线模型不同阶段的预测精度不同,前期预测值与实测值误差较大,中后期误差较小,而泊松曲线模型在各个阶段相对于双曲线模型都有较高的预测精度。由此可见,泊松曲线模型更适合应用于地基沉降全过程的沉降预测。     

珠海海相软土地基分层总和法沉降计算公式修正

软土地基处理的主要目的之一是尽量增加地基施工沉降和减少工后沉降,如何改进软基沉降处理的工程措施及如何准确地预测软基沉降成为关键问题,对软基沉降计算方法的研究也越来越引起重视。收集了珠海海相软土地基6个排水固结法软基处理工程实例,对分层总和法沉降计算公式进行修正。     

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。     

高路堤沉降变形预测模型研究

以某高等级公路高69 m路堤的沉降资料为研究样本,采用经修正了的非匀速填土和非等步长沉降观测时间的 GM（1,1）灰色理论预测模型进行高路堤工后最终沉降量预测,与等比级数曲线模型预测结果对比,认为这两种预测模型都能很好地预测高路堤工后最终沉降量,且灰色预测模型较等比级数曲线预测模型能更好地反映高路堤不均匀沉降趋势。同时认为考虑了沉降观测时间非等步长性和路堤填土速度不均匀性的灰色预测模型,其预测结果更符合高路堤沉降变形趋势,可进一步的研究、推广和应用。     

考虑软土流变特性的沉降预测模型研究

增长曲线模型自身的特点决定了其能很好地预测地基沉降的发展趋势。先将该模型推广到多级填土荷载下的路堤沉降预测中,接着基于绝对时间坐标系下的软土次压缩计算式,提出了带软土流变项的新型增长曲线模型,并采用数学中的最优化技术,结合前期沉降实测资料对模型中待定参数进行反演。实例计算表明：该模型对沉降预测精度高,能合理地反映出土颗粒骨架的蠕变过程,且能较准确地给出不同时刻的次压缩量,具有一定的工程参考价值。     

沉降预测的非等步长灰色时变参数模型

针对经典灰色系统模型的不足，根据灰色系统理论的信息处理原则，在模型中引入遗忘因子，建立了灰色系统沉降预测的非等步长灰色时变参数模型，并在求解过程中引入遗忘因子以修正预测结果。模型充分考虑了预测系统的时变性和灰色性，从而降低对预测系统状态的预测误差。实例预测表明，灰色时变参数模型可以将工后总沉降量的预测误差控制在23%以内。误差检验结果显示，预测结果的精度等级较引入遗忘因子修正前有显著的提高。     

按Voronoi算法分析不均匀土层上的桩筏基础

现有桩筏基础分析方法仅能利用地基分层考虑土层的竖向不均匀性,对土层水平向不均匀性的分析却是无能为力。为了改进现有方法,首先计算地基多个勘察孔在水平面上的Voronoi图,利用Voronoi图最近影响范围特性,通过把多边形范围内土层按最近勘察孔的土层资料替代的方法,近似分析水平向不均匀土层上的桩筏基础。分析时按Bowyer-Watson算法计算Delaunay三角形,然后用间接法得到Voronoi图,借助C++计算机语言编制程序分析桩筏基础。通过一个桩筏基础计算模型,对比分析采用多个勘察孔和一个勘察孔土层资料桩筏基础的分析结果,发现土层水平向差异较大时,基础沉降、桩顶反力分布,筏板弯矩等结果差别较大。故对土层不均匀性较明显地基上的桩筏基础设计,宜采用Voronoi图算法应用全部勘察孔资料进行分析。     

基于袋装砂井排水固结法处理软基的沉降过程流固耦合模拟

在软土分布地区,高速公路的“桥头跳车”、路面开裂等一直是困扰工程建设者的最主要问题,而对软土路基的沉降过程进行模拟预测则是其中的难点。利用改进的剑桥模型,采用FLAC3D有限差分软件,以珠江三角洲某高速公路试验段的地层数据进行袋装砂井排水固结法处理软土地基沉降过程的流固耦合模拟,通过模拟结果来对比实际检测的应力、应变情况。结果表明,表面沉降和分层沉降的模拟值与实测值能很好地吻合,模型能较为真实地反映路基沉降变形的实际情况。     

基于原位试验成果的地基非线性沉降分析

提出了利用小尺寸载荷试验（PLT）及标准贯入试验（SPT）成果准确求解地基非线性沉降的新方法。首先利用压板载荷试验成果经过双曲线拟合,确定出某一土层地基土的修正切线模量;然后根据不同深度的SPT标贯击数按照线性相关关系,确定该土层不同深度各分层土的修正切线模量;最后依据分层总和法求解地基或基础的非线性沉降。该方法的特点是能进行加载至极限状态的全过程非线性沉降分析,而计算原理简单,计算参数全部来自现场原位测试,附加应力依据压板试验成果进行自动修正。分析广东某大型油罐地基及某高层建筑筏板基础的沉降结果表明,该方法计算结果准确可靠,能满足以沉降控制为目标的地基基础工程设计要求。     

公路软基沉降预测的支持向量机模型

提出了基于支持向量机（SVM）模型对公路软基沉降进行预测的一种新方法,工程实例预测结果表明,在同样的训练均方误差下,SVM模型预测能力要优于BP神经网络模型,同时该模型能够综合利用分级加载过程中的沉降观测数据作为训练样本集,比仅依靠预压期内部分实测沉降数据的双曲线法更能反映地基土的变形趋势。因此,将建立的SVM模型应用于公路软基沉降预测能够更准确地反映实际沉降过程     

基础沉降预测的Verhulst模型

目前,基础沉降随时间的变化关系一般通过渗透固结理论来计算,由于假设条件较多且影响渗透固结的因素复杂,计算结果常与实际观测值不一致。本文通过分析基础沉降的发生过程及Verhulst模型的特点,提出可以根据施工过程中的观测资料,运用Verhulst模型预测今后不同时刻基础的沉降量,预测实例表明,这一模型具有较好的适应性,可以运用到实际工程中。     

桩基沉降量的灰色预测

利用实测的桩基静载试验数据 ,用灰色系统理论建立桩基沉降量的灰色GM(1,1)预测模型 ,可以模拟桩基静载试验P s曲线的未知部分。研究结果表明 ,建立的GM(1,1)模型可有效预测桩基沉降量 ,对进一步分析桩基的承载性能有理论与实际意义。     

层状土场中冲刷作用下部分埋置单桩动力响应分析

桩周土场受冲刷作用的变化是部分埋置单桩结构失效的主要原因之一。工程中土场多呈层状,此类场地中桩基的力学特性研究日益受到关注。为精确揭示冲刷作用对层状土场中部分埋置单桩动力响应的影响,基于改进Vlasov地基模型,利用Hamilton原理建立层状土场中横向受荷单桩的动力学模型。利用有限差分法求解受冲刷作用单桩的固有频率,实现对冲刷作用下土−结构相互作用系统的准确建模,进而用Green函数法求得单桩受迫振动的解析解。通过数值计算和参数分析,研究了层状土场的物理特性对受冲刷作用部分埋置单桩动力响应的影响。结果表明：基于改进Vlaosv地基模型建立的层状土场中部分埋置单桩动力学模型可精确预测冲刷作用对桩基动力学特性的影响。随冲刷程度加剧,层状土场中单桩的第一阶固有频率显著降低,改进Vlasov地基模型中各层土体的地基反力系数均减小,剪切系数则增大。当冲刷至非埋置段桩长 （ 为桩长）时,部分埋置单桩在动荷载作用下出现横向失稳现象。随底层土体厚度增加,各冲刷等级下单桩的第一阶固有频率均增大。如果第1层土的弹性模量增大了约0.43倍、1.14倍、1.86倍,则冲刷等级为0时单桩第一阶固有频率分别增大了约8.9%、19.5%、27.1%。     

深厚吹填砂港区堆场地基沉降预估方法

根据大面积深厚吹填砂工程的特点,分析太沙基一维固结理论在分层地基,分级加载等复杂工程条件下应用的可行性,提出了相应的简化计算模型,并编制一维固结计算程序。结合上海某围海成陆港区堆场工程,对其吹填砂层及软弱下卧层的固结沉降进行了计算分析,通过计算结果和离心机模型试验结果的对比分析,对计算模型进行修正,提出了大面积吹填砂工程地基沉降预估方法。     

群桩沉降计算理论分析

基于Geddes应力解,并根据叠加原理计算群桩内任意点处的三向应力,采用基于Duncen-Chang本构模型的修正分层总和法计算群桩内任意点处的沉降量,最后,根据基点法[1]和群桩基础荷载、变形协调关系建立方程,从而,最终获得群桩的沉降计算。该理论较常规弹性理论方法计算群桩沉降有较大地改进,具体体现在以下几个方面：（1）考虑了群桩中地基土的三向应力分布对群桩沉降计算的影响;（2）考虑了土体本构模型（Duncen-Chang弹性非线性本构模型）,因而,能计及土体非线性特性对群桩沉降的影响;（3）采用修正分层总和法理论,能考虑土体成层分布特性以及侧向变形对单桩沉降计算的影响。     

基于层间位移协调的承压水降压引起土层变形分析

承压水降压引起的地面沉降由含水层、弱透水层和潜水层的变形组成。当承压层降压时间短、弱透水层固结变形较小时,可以假设弱透水层为严格的隔水层。采用层状弹性体系理论,基于位移协调条件分别建立了单井抽水以及第三类基坑工程降水（隔水帷幕插入降水含水层）引起的土层变形分析模型,与数值模拟和现场抽水试验结果的对比,验证了文中方法的正确性。研究结果表明,上覆土层弹性参数变化对地表变形的影响可以忽略;抽水井附近的土层变形呈现“上小下大”特点,一定距离以外含水层与地面沉降大致相等,根据承压含水层降深要求,可估算出基坑外的水位降深。     

基于弹塑性理论的修正分层总和法

建议了土体的非线性弹性-塑性本构方程,其中弹性矩阵采用Duncen-Chang本构模型,塑性部分则采用修正剑桥模型;提出了基于弹塑性理论的修正分层总和法新理论;该理论既有常规分层总和法简单,便于理解运用的优点,又能考虑土体的弹性非线性以及塑性变形特性,同时还能考虑土体三向应力对其变形的影响。为基础变形计算提供了一种较为理想的算法。