SBPT测定饱和黏土不排水强度的数值分析

自钻式旁压试验（SBPT）因其扰动小、测试深度大、可以获得应力-应变、超孔隙水压力-时间等数据,在确定地基土性参数和地基承载力上有广阔的应用前景。然而由于用以解释SBPT的柱孔扩张理论（Gibson解）所采用的平面应变假设与实际旁压腔几何特征存在差异,导致试验所确定的黏土不排水剪切强度su与其他原位试验或室内试验结果存在差别。针对旁压腔几何尺寸及应变区间的选择对确定su的影响,基于修正剑桥模型,采用低渗透系数控制加载过程中不排水条件,利用有限元法模拟SBPT,建议了不同应力历史下确定su的应变区间,并给出考虑几何尺寸影响时相应应变区间上su的修正系数。     

波浪作用下孔隙海床-管线动力相互作用分析

波浪作用下海床中的孔隙水压力与有效应力是影响海底管线稳定性的主要因素。然而,在目前的海床响应分析中一般将管线假定为刚性,并不能合理地考虑海床与管线之间的相互作用效应,同时也没有考虑土体和管线加速度对海床动力响应的惯性影响,从而无法确定由此所引起的管线内应力。为此考虑管线的柔性,分别采用饱和孔隙介质的Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出了海床与管线的控制方程,进而采用摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,基于有限元方法建立了海床-管线相互作用的计算模型及其数值算法。通过变动参数对比计算讨论了管线几何尺寸、海床土性参数对波浪所引起的管线周围海床孔隙水压力和管线内应力的影响。     

复合加载模式作用下地基承载性能数值分析

确定竖向荷载(V)、水平荷载(H)和力矩(M)共同作用下建筑物地基的破坏模式及在荷载空间(H,V,M)中的破坏包络面是地基设计中的关键问题。为提高Swipe试验方法计算精度,提出了改进方案,进而利用有限元方法分析了复合加载模式作用下均质粘性土地基上条形基础的破坏包络面。计算表明,基于改进Swipe试验方法的数值模拟结果明显好于常规Swipe试验方法。针对海洋工程中实际复合加载模式的特点,探讨了竖向荷载分量V对地基破坏模式和H-M荷载平面上的破坏包络线的影响,结果表明竖向荷载分量显著地改变了地基的破坏模式及包络线的形状。     

土动力非线性分析中的变参数Ramberg-Osgood本构模型

土工动力非线性分析中的等价线性化法通常采用由土样动态试验得到的动剪切模量G_s及等效粘性阻尼比ζ_(eq)与剪应变γ之间的关系曲线,而以定常参数的Ramberg-Osgood或Hardin-Drnevich模型为骨架曲线、以Masing加卸载准则为基础的真非线性分析法并不能同时拟合各种应变水平下G,-γ与ζ_(eq)-γ两方面的经验规律。为获取一个与实验结果相一致的动态本构方程,本文将Ramberg-Osgood模型及相应的Masing准则进行改造,即把原模型中的定常参数取为剪应变水平的函数,并由常规给出的G,-γ与ζ_(eq)-γ关系直接推求这些变参数的变化规律。通过对Seed-Idriss统计平均曲线与Hardin-Drnevich等效线性模型的具体计算表明所建议的方案简单可行,符合实际。     

Numerical analysis and centrifuge modeling of shallow foundations

The influence of non-coaxial constitutive model on predictions of dense sand behavior is investigated in this paper. The non-coaxial model with strain softening plasticity is applied into finite-element program ABAQUS, which is first used to predict the stress-strain behavior and the non-coaxial characteristic between the orientations of the principal stress and principal plastic strain rate in simple shear tests. The model is also used to predict load settlement responses and bearing capacity factors of shallow foundations. A series of centrifuge tests for shallow foundations on saturated dense sand are performed under drained conditions and the test results are compared with the corresponding numerical results. Various footing dimensions, depths of embedment, and footing shapes are considered in these tests. In view of the load settlement relationships, the stiffness of the load-displacement curves is significantly affected by the non-coaxial model compared with those predicted by the coaxial model, and a lower value of non-coaxial modulus gives a softer response. Considering the soil behavior at failure, the coaxial model predictions of bearing capacity factors are more advanced than those of centrifuge test results and the non-coaxial model results;besides, the non-coaxial model gives better predictions. The non-coaxial model predictions are closer to those of the centrifuge results when a proper non-coaxial plastic modulus is chosen.     

复合加载条件下吸力式沉箱基础承载特性数值分析

吸力式沉箱基础的承载特性是海洋工程结构设施建造与设计中的一个关键问题。这种新型的深水海洋基础型式,通常承受竖向上拔荷载与水平荷载的共同作用,其工作性能与设计理论远远不能满足工程实践的需要。本文采用有限元分析方法对吸力式沉箱基础的极限承载特性进行数值计算。以大型通用有限元分析软件ABAQUS为平台,通过二次开发,数值实现了Swipe试验加载方法和固定位移比分析方法,针对不同的沉箱长径比、土的强度折减系数,探讨了沉箱基础在垂直上拔荷载和水平荷载单调联合作用下的极限承载力,通过对不同荷载组合的数值计算构造了复合加载条件下沉箱基础破坏包络面。     

港口工程中非均质层状地基承载力计算方法

在深水码头、防浪堤等大型港口工程建设中常常会遇到构筑物下覆地基由非均质的层状土构成的情况。对于这类非均质层状地基,我国港口工程地基规范推荐采用Hansen 61公式、Hansen 69公式和Sokolovskii数值解法3种方法计算地基的极限承载能力。然而,工程实践中由这3种方法计算得出的地基极限承载力数值往往有较大的差别。考虑到规范的继承性,基于牛顿迭代法,针对3个理论计算公式编制了计算程序,根据长江口深水治理二期工程地质实测资料,运用该计算程序对该地区地基的极限承载能力进行了计算比较。计算结果表明,对于非均质层状地基,在相同地质条件、相同荷载条件下Sokolovskii数值解法得到的承载力数值最大,Hansen 69公式得到的承载力数值最小。     

波浪作用下海床动力反应的数值分析

近海和离岸建筑物的基通常处于连续不断的小风浪作用之下，可将其变形视为弹性。基于二维广义Biot理论，提出了线性或非线性波浪作用下饱和弹性海床动力应应的时域有限元数值解法。静力平衡条件和Biot方程组成的边值方程可视为其特例，在比较算例中，数值计算得到的孔压和有效应力幅值沿海床深度的分布与解析解十分吻合。土骨架和孔隙流体的加速度对海床动力反应的影响很小。具体算例表明，线性波沿缓坡海床传播时，土层中超静孔压和有效应力幅值随之增大，有可能发生滑动坡坏。所提出的数值解法能够灵活地处理非线性波浪荷载，海底复杂地质条件和波浪沿缓坡传播等复杂情况。