大型储油罐基础非均匀沉降的有限元分析研究

以中石化仪征15万m3大型浮顶储油罐工程为例,研究了砂石褥垫层对大型储油罐基础的差异沉降的影响。根据行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2012)沉降公式计算以及有限元模拟计算,并结合现场实测数据,验证了有限元模拟分析的可行性,在此基础上进行了环墙内砂石垫层厚度及长度对差异沉降影响的扩展研究,为以后的类似工程项目设计施工提供了借鉴。     

浅层铝土矿采空区探测及引发的地面沉降预测

以山东省淄博市某浅层铝土矿采空沉陷灾害为例,采用高密度电阻率和探地雷达技术调查采空区尺寸、范围及充填情况.然后根据探测结果构建相应地质模型,基于Biot固结理论采用有限元法预测采空区上部土层沉降量,对可能发生的沉陷灾害进行预警.研究结果显示两种物探方法相互验证,可准确确定采空区上部土层微结构、采空区边界及充填情况.对于顶部塌陷的小型采空区,沉降量计算可参考荷载作用下的土体固结过程.研究建立了一类无序开采的小型采空区探测及灾害预测方法,突出了高精度物探技术在小型采空区地质灾害调查中的重要作用.     

泥炭质土地基流变非线性沉降计算

泥炭质土是一种特殊的区域性软土,其上建构筑物易产生较大工后沉降,对建构筑安全影响很大。将其沉降分为三个部分:侧向变形引起的沉降、侧限条件下产生的沉降及次固结沉降,根据邓肯\|张本构模型建立压缩模量与割线模量间关系,结合广义胡克定律推导式,计算得到侧向变形产生的沉降。分别利用e-p、e-lgp及e-lnp曲线计算土压缩模量,用分层总合法计算侧限条件下的沉降。对泥炭质土进行高压固结蠕变试验,通过邓肯-张模型概念得到割线模量,并对原始五元件流变模型进行非线性改进,再引入修正系数φ_s对原始五元件流变模型及非线性模型进行修正;用修正后的两模型对蠕变试验曲线进行拟合,发现修正原始模型拟合效果极差,修正非线性模型拟合的相关系数都大于0.9,并得到适合描述泥炭质土蠕变的本构方程;最后采用修正后的两模型,结合分层总和法计算次固结沉降。研究结果表明泥炭质土最终沉降计算结果与实际调查结果吻合,验证了计算结果的合理性,也为泥炭质土的沉降计算提供了计算理论及能反映其蠕变特性的本构模型。     

软土地区拔桩施工对既有桩基变形性状影响的研究

拔桩施工过程中会对周围既有桩基产生一定影响。为了估计套管法拔桩对周围既有桩基变形性状的影响,通过结合现场实测数据,使用有限元软件ABAQUS对施工过程进行数值模拟,分析了拔桩施工时既有桩基沉降与水平位移的变化情况。结果表明：套管开始压入、套管拔出与回填过程中,既有桩水平位移和沉降分别沿桩身不断减少和逐渐增加,最大值分别为2.4 mm和4.6 mm;套管压入或拔出回填过程中,既有桩基的水平位移均约为沉降的1/10;拔桩施工时既有桩基桩身轴力随着深度不断减少;拔桩结束后土的工程性质（尤其是压缩模量）发生较大改变,折减系数可取0.4～0.9。此成果可为拔桩施工提供一定的参考。     

循环荷载下双曲线模型修正土体一维固结解

假定土体的应力-应变关系满足双曲线模型、渗透系数的降低与压缩系数的减小成正比以及初始有效应力沿深度均匀分布,推导出任意荷载下单层地基的非线性一维固结方程。结合具体的定解条件采用分离变量法求出土体有效应力的通解,并进一步求出超静孔隙水压力、按沉降定义的平均固结度Us以及按孔隙水压力定义的平均固结度Up的通解。根据通解求出梯形低频循环荷载作用下的解,并找出循环荷载作用下土体固结性状的影响因素。基于循环荷载作用下的解,采用FORTRAN语言编制了计算程序,计算并分析考虑土体本构关系非线性时的固结性状,以及反映土体本构特征的参数E和n对固结性状的影响。计算结果表明：①Us稍大于Up;②距排水平面越近,附加有效应力受加载方式的影响越明显,距排水平面越远则相反;③E和n对Us的影响很小,可以忽略不计;④E和n对Up和附加有效应力的影响较大且不容忽略。     

既有路基下浅埋隧道开挖引起地层的位移及应力解析解

在既有公路下进行浅埋隧道开挖会引起地层产生位移,导致地表沉降。为了保证施工安全,快速精确地计算地层位移及应力,有效地控制地表沉降,对浅埋隧道的设计与施工均十分重要。在镜像法原理的基础上,引入等效模量当层法,推导出了在有上覆不同材料下浅埋圆形隧道开挖引起地层位移、应力及地表沉降的解析分布规律。计算结果表明,既有路基下开挖隧道引起地层产生的位移和应力解析解能够很好地体现上层高弹性模量路基对沉降及应力的扩散作用,可以求得隧道开挖后洞周地层包括上覆路基及下卧层中任意位置处的位移、应力以及地表沉降,为在双层地基材料中开挖浅埋隧道引起地层位移及地表沉降的计算提供了一种新的解析方法。     

预排水动力固结法处理吹填粉土地基的试验研究

为加固新近吹填的处于流塑状态的粉土地基,首先采用轻型井点降水和动力碾压的方法使地基具有一定的初始承载力。然后,施加较大的强夯动力荷载,从而使地基承载力得到显著提高。这一新的综合加固技术称之为预排水动力固结法。通过现场测试,研究了施工过程中诸如井点降水的影响范围、强夯时孔隙水压力的变化范围、深层沉降的变化等问题。同时,对强夯夯击遍数、每点夯击次数、遍与遍之间的间隙时间等有关问题进行讨论。研究表明,预排水动力固结法可显著提高吹填粉土地基的承载力。     

车站风道施工对既有桥基变形的影响规律

以复杂建筑物环境下北京国贸地铁车站风道暗挖施工工程为背景,研究风道施工对既有立交桥梁变形的影响规律,提出可行的施工变形监测方案.研究结果表明,导洞开挖支护施工阶段、风道加固扣拱施工阶段、北风道开挖支护施工阶段是车站风道开挖关键的三大施工阶段.加固扣拱施工阶段对既有桥基的变形影响较大,在此阶段采取加固措施,处理好节点转换问题.在洞桩法施工风道过程中,应采用信息化施工技术,加强桥基、地表和地下风道洞周的变形监测工作,保证风道安全施工.     

软土固结系数确定方法的研究及应用

在砂井地基固结度计算中,土的固结系数是一个十分重要的参数,土的固结系数通常通过室内试验求得,但室内取得水平向固结系数制样比较困难。利用软基处理过程中孔隙水压力监测资料来推算软土的固结系数,并和室内试验加以对比分析,总结出二者之间的相互关系及变化规律,可供同类工程设计借鉴。     

沉积物捕获器在海岸与陆架沉积动力研究中的应用:以罗源湾和台湾海峡为例

运用时间序列的沉积物捕获器对海岸与陆架海域沉降颗粒物进行采集,估算沉降通量,并运用多学科综合研究手段分析沉降颗粒物的来源、组成、时空变化及控制因素,可以为海岸与陆架沉积动力过程的研究提供新的研究手段。福建罗源湾的实验表明,夏季罗源湾潮下带小潮至中潮期间的沉降通量为133.20~256.18g/(m2·t);由中潮向大潮变化期间单个潮周期的沉降通量明显增大,台风过后的大潮期间的沉降通量为373.99~590.51g/(m2·t);台风显著影响期间的沉降通量为746.34g/(m2·t);粒度分析及水动力观测结果显示,观测期间罗源湾潮下带沉降颗粒物主要来源于海底沉积物的再悬浮。台湾海峡西北部内陆架海域的实验研究表明,该海域近底部悬浮颗粒物沉降通量最大值为13.34g/(m2·d),由小潮向中潮沉降通量逐渐增大,这主要是由于近底部温盐跃层层位上移,近底部垂向混合作用增强,致使底部再悬浮沉积物向上扩散,并最终被沉积物捕获器捕获。沉积物捕获器可以接收到再悬浮沉积物,结合底部边界层过程的观测研究,可以深入认识海底沉积物的侵蚀、沉降及埋藏过程,在研究海岸与陆架区沉积动力学、泥质区沉积记录的形成过程与保存潜力中扮演着十分重要的角色。