Efficient 3D nonlinear Winkler model for shallow foundations

This paper presents a new practical modeling approach, based on the beam-on-a-nonlinear Winkler foundation (BNWF) model, to simulate the 3D rocking, vertical and horizontal responses of shallow foundations using structural elements that are readily available in the element library of commercially available structural analysis programs. An assemblage of a moment-rotation hinge, shear hinge connected in series with an elastic frame member attached to the bottom end of ground story columns was proposed to model the response of the footing under combined action of vertical, horizontal and moment loading. To couple the responses of these hinges, two bounding surfaces equations were introduced and derived mathematically: a surface that defines the interaction between the rocking and vertical capacities of the footing along its width and length; and a surface that defines the interaction between the horizontal capacities of the footing along its width and length. Simple calculation steps to evaluate the geometric and mechanical properties of the proposed assemblage of structural elements are provided. The proposed modeling approach was verified using experimental results from large scale model foundations subjected to cyclic loading. Based on this study, it was found that the proposed assemblage can be reliably used in modeling the rocking and horizontal responses of shallow foundations under cyclic loading.     

京珠高速许漯段路基干拌水泥碎石桩加固研究

干拌水泥碎石桩是一项施工快速、不开挖路基的新型加固技术。针对京珠高速公路许漯段出现大量路基病害,采用此桩型进行加固处理。试验桩长为5.0 m,成孔直径为150 mm,间距为1.0 m×1.0 m,每层虚填料为25 cm,夯距为1.0 m,用120 kg重锤,分别对每层夯实10、8、7击的3根桩进行载荷试验,然后对每层夯实8、7击的2根桩进行重Ⅱ型动力触探试验。根据试验结果对比分析每层夯7击,单桩极限承载力达400 kPa,效果最优。通过地质雷达测试和室内土工试验对比分析加固前后路基土体变化,加固后路基不均匀变形减小,土体有效重度增加,含水率有所减少,桩体的吸水排水效果明显,桩的夯实挤密作用良好,路基的承载力和变形性能得到改善。经过桩加固后1年运行观测,加固后路段没有再次出现翻浆、叽泥等病害,表明此桩型加固高速公路路基效果显著。     

大厚度饱和砂土液化治理试验研究

饱和砂土液化地基治理是工程建设中面临的一大难题。某拟建电厂工程针对大厚度的饱和砂土液化地基,通过采用大直径振冲碎石桩复合地基的处理方法,开展了大厚度饱和砂土液化地基治理的现场试验研究。试桩施工结束后,通过采用载荷试验、超重型动力触探试验等原位测试方法,对桩间土、桩体及复合地基的承载性能、变形参数及液化处理效果进行了评价和分析,取得了大量可靠的试验数据,对类似工程具有一定的参考价值     

不同沙源供给条件下砾石床面的风沙流结构与蚀积量变化风洞实验研究

通过对不同沙源供给条件下各种砾石床面的风沙流结构、床面风蚀及堆积沙量变化的风洞实验,结果表明,风沙流结构是判断戈壁风沙流饱和与不饱和的一个重要途径,不同的戈壁风沙流结构对床面输、阻沙特性具有不同的指示意义。近地表0～6 cm高度内的风沙流结构决定了床面的输、阻性质,而6 cm以上的风沙流结构反映了风力对沙物质的输送状况。沙源供给的丰富与否,决定了风沙流的饱和程度,以及风沙流在砾石床面产生的蚀积状况。同等风速条件下,饱和风沙流的输沙率是非饱和风沙流输沙率的2～8倍。在饱和风沙流情形下,床面过程总体以积沙为主,且随风力的增强,床面积沙量急剧增加。在不饱和风沙流情形下,砾石床面总体以风蚀和输送沙物质过程为主,风沙流结构在0～2 cm高度内反映出砾石床面具有明显的阻沙功能,在2～5 cm高度上出现最大输沙值。     

砾石直径和补灌量对砂田西瓜根系分布的影响

采用剖面取样分析方法对砂田西瓜4种补灌量（0 mm,23 mm,4 mm 5和68 mm）和三种粒径（2~5 mm,5~20 mm和20~60 mm）砾石覆盖及不覆盖对照的根系分布进行了研究。结果表明,砂田西瓜有一个发达的根系,根系最长可扩展到1.5 m的深度,但83%以上的根系集中在1 m以上的土层,西瓜田覆盖砾石比对照的根系长度密度增加75%以上。砾石直径20~60 mm的覆盖处理,RLD显著高于2~5 mm直径的处理,降雨量较高的2002年,顶部50 cm土层有更多的根系,降雨量少的年份,下部土层的根系明显增多,但整个土层的总根系长度低于降雨较多的年份。2001年补灌45 mm和68 mm处理的根系长度密度明显高于不补灌的处理,但2002年随补灌量的增加,下部土层根系长度密度减少。降雨少的2001年,补灌增加了西瓜根系的长度密度、蒸散量、产量和水分生产率,而降雨多的2002年,补灌后根系长度密度减少,水分生产率降低。不同直径的砾石覆盖,产量没有显著差别,但由于大粒径砾石覆盖增加了土壤蒸发,虽然根系长度密度增加,但水分生产率降低。结果说明,砾石直径、降雨和补灌量对砂田西瓜的根系分布有明显的影响,用5~20 mm粒径砾石覆盖,并保持适度的水胁迫不仅有利于根系的扩展,而且能提高西瓜的水分利用率。     

碎石桩复合地基性状的弹塑性分析

基于双剪统一强度理论,利用复合地基中碎石桩与桩周土的竖向位移相等、侧向变形协调与连续的条件,通过弹塑性理论对碎石桩复合地基在竖向荷载作用下的应力、应变状态进行了弹塑性分析,探讨了权系数b的取值方法;讨论了b的大小对复合地基承载及变形性状的影响,并推出了作用在复合地基上的荷载、碎石桩所分担的荷载及加固区压缩量与桩周土的塑性区半径的关系的系列解析算式;提出了对于碎石桩复合地基的设计应该实行承载力和沉降双重控制的设计思想。为验证该方法的可行性,将模型试验的结果与计算结果进行了对比,结果表明该方法对碎石桩复合地基的设计具有指导意义。     

碎石桩加固双层地基固结简化分析

碎石桩复合地基在工程上的应用非常广泛,其应力应变性状的研究已很深入,固结问题也得到了不同程度的研究,但已有的解析式大多较复杂,工程中难以应用。将桩间土径向整体作为一个研究对象,从而避开单独考虑因施工造成的涂抹作用的影响,根据排水量与体变等效原理,用平均超孔隙水压力的概念推导出碎石桩加固双层地基简化的固结计算式。由该方法可直接得到碎石桩和桩间土不同深度的平均超孔隙水压力和平均固结度,也可计算复合地基整体固结度。所推得的解析式简洁,且实用性强。     

温度变化对半刚性沥青路面裂缝的影响

半刚性基层沥青路面反射裂缝产生的原因之一是由半刚性基层温度变化引起的。根据路表代表性温度特征,运用有限元平面模型计算了裂缝尖端的应力强度因子,并对影响其大小的各因素进行了敏感性分析。结果表明,面层和基层的模量以及基层的温缩系数的增大会不同程度地导致裂缝尖端应力强度因子的增大,而面层的温缩系数对裂缝尖端应力 强度因子的影响并不明显。另外,增加面层厚度能有效地降低裂缝尖端应力强度因子,并提出碎石基层可有效地减缓路面反射裂缝的扩展的结论。     

冰川沉积物成因确定的一种新方法

冰川沉积物的成因鉴定一直存在争论,尤其是体现在讨论第四纪冰川沉积物的成因确定问题方面,传统地质学从冰川沉积物的沉积学和地貌学特征方面来讨论其成因受到了挑战,本文试图从沉积砾石中寻找与冰川成因直接相关的应用信息,进而提出用砾石的声发射应力测量法确定其冰川成因的新认识,首先对现代冰川砾石进行声发射应力测量,将此测量值丙与 石所受的实际铅直应力值比较,研究显示二者对应很好,说明冰川砾石是能够记忆上覆冰层所造成的应力,其次,无争议的第四纪冰川砾石亦具有对应的应力记录,最后讨论了有争议的庐山地区第本四冰川沉积,研     

成都地区砂卵石层超重型动力触探击数规律

总结成都地区砂卵石层与超重型动力触探击数曲线的关系及分层规律。