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      《巖土工程學報》2021年第6期中文摘要
      日期:2021年06月15日 11:25:38點擊數:字號:【

      懸臂排樁支護基坑連續破壞控制理論及設計方法研究

      鄭  剛1,2,朱曉蔚 2,程雪松*1,2,雷亞偉2,王若展 2,趙璟璋 2,衣  凡 2

      (1. 天津大學濱海土木工程結構與安全教育部重點實驗室,天津 300072;2. 天津大學土木工程系,天津 300072)

      摘  要:基坑工程的連續垮塌問題已引起工程界和學術界的重視,然而目前尚無相關控制理論?;趹冶叟艠痘舆B續破壞機理,提出利用間隔設置連續破壞阻斷單元法(簡稱阻斷單元法)控制連續破壞發展,并采用有限差分法對不同開挖深度、不同土質條件和不同加強樁剛度情況下阻斷單元的效果進行了分析,進一步結合荷載傳遞系數曲線總結出不同加強樁剛度情況下的阻斷單元設計原則。結果表明,設計合理的阻斷單元可以有效地將局部破壞引發的連續破壞控制在設定范圍內,而當阻斷單元中加強樁數量不足時,連續破壞具有跨越效應,即越過阻斷單元繼續發展,并轉而導致阻斷單元破壞。對于支護樁受彎破壞型的連續破壞,冠梁破壞或主動切斷冠梁并不能阻斷連續破壞的傳遞,相反可能加劇連續破壞。

      關鍵詞:基坑;懸臂排樁支護;連續破壞;阻斷單元;荷載傳遞系數

      剛性與柔性樁承式路堤豎向承載特性分析

      張乾青1,李振寶1,馬  彬 1,李亮亮2,李庶安3,吳建群4

      (1. 山東大學巖土與結構工程研究中心,山東 濟南 250061;2. 山東正元建設工程有限責任公司,山東 濟南 250100;

      3. 山東高速股份有限公司,山東 濟南 250014;4. 湯始建華建材(山東)有限公司,山東 淄博 256401)

      摘  要:基于軟弱地基高速公路樁承式路堤現場試驗,獲得了預應力高強混凝土管樁和高壓旋噴樁承載特性隨時間的變化規律?,F場試驗與數值模擬結果對比分析驗證了有限元模型界面單元和本構模型選取的有效性。采用有限元數值模擬軟件分析了預應力高強混凝土管樁在不同階段的承載特性,研究了樁長、樁徑和面積置換率對樁承式路堤性能的影響,獲得了樁承式路堤中剛性樁的設計優化參數。數值計算結果表明,樁帽可顯著提高樁體承載力,且樁帽尺寸與樁間距比值對路堤沉降有顯著影響,其比值為0.67~0.74時路堤沉降可得到有效控制。

      關鍵詞:軟弱地基;剛性樁;有限元數值模擬;現場試驗;承載特性

      隧道突泥破壞的耦合格子Boltzmann-離散元法模擬

      金  磊 1,曾亞武 2,程  濤 1,李晶晶 1

      (1. 湖北理工學院土木建筑工程學院,湖北 黃石 435003;2. 武漢大學土木建筑工程學院,湖北 武漢 430072)

      摘  要:為了探究隧道突泥災害的災變機制,開發了耦合格子Boltzmann–離散元法(LBM-DEM)數值計算平臺并對隧道突泥破壞的演化過程進行了模擬,分析了致災介質顆粒黏結強度、水壓力及突泥口尺寸等因素對隧道突泥破壞特征的影響。結果表明:基于LBM-DEM模擬能再現隧道突泥破壞“啟動、加速、緩慢和穩定”等連續4個階段的演化過程;無黏結的致災介質突泥破壞形態近似為直線,有一定黏結強度的致災介質突泥破壞形態總體呈圓弧或拋物線狀,突泥破壞區擴展范圍和穩定后的突泥量隨著顆粒間黏結強度的增大而逐漸減??;水壓力越大,突泥災害發生后突泥量增長越快,最終的突泥量也越大,且顆粒間黏結強度較大時水壓力的這種影響越顯著;當致災介質顆粒間無黏結時,不同突泥口尺寸的模型在穩定后突泥量和破壞區范圍基本相同,而當顆粒間形成一定強度的黏結后,突泥口尺寸越大,突泥災害發生后突泥量增長越快,穩定后的突泥量也越多;隧道突泥破壞是致災巖土介質、水壓和開挖三者綜合作用的結果。

      關鍵詞:隧道工程;突泥;格子Boltzmann方法(LBM);離散元法(DEM);顆粒–流體耦合

      硫酸鹽侵蝕作用下隧道襯砌時變力學行為研究

      何文正1,2,徐林生*1

      (1. 重慶交通大學土木工程學院,重慶 400074;2. 重慶廣播電視大學城市建設工程學院,重慶 401520)

      摘  要:隧道鋼筋混凝土襯砌在硫酸鹽侵蝕作用下將發生化學–力學耦合作用,導致其力學性能退化,其退化規律受多方面因素的影響。為了揭示硫酸鹽地層中的隧道襯砌在多因素耦合作用下的宏觀力學性能退化時變規律,提出了一種硫酸鹽侵蝕混凝土的化學–力學全過程分析模型。模型以改進后的硫酸根離子擴散–反應方程組為基礎,結合荷載對混凝土孔隙率的影響規律和荷載–鈣礬石生長共同作用下的體應變變化規律,計算了混凝土的無量綱損傷參數,以此建立了硫酸鹽侵蝕作用下的鋼筋混凝土襯砌承載力演變模型,并用試驗數據對提出的模型進行了驗證。研究結果表明,硫酸鹽侵蝕將顯著降低鋼筋混凝土襯砌的承載能力,受侵蝕的襯砌更容易發生大偏心破壞。該研究成果構建了硫酸根離子擴散–反應過程與隧道襯砌宏觀力學性能演化之間的橋梁關系,可以為硫酸鹽地層隧道結構的耐久性評估提供參考。

      關鍵詞:硫酸鹽侵蝕;隧道襯砌;損傷;耦合

      基于CSUH模型的砂/黏土不排水柱孔擴張統一解

      武孝天,徐永福*

      (上海交通大學土木工程系,上海 200240)

      摘  要:目前大多解答難以合理考慮密砂和超固結土的諸多力學特性,因而解答與實際情況存在一定偏差,此外可以統一描述砂土和黏土不排水柱孔擴張的解答很少?;贑SUH 本構模型(Unified hardening model for clays and sands)推導了砂土和黏土中不排水柱孔擴張的彈塑性剛度矩陣[Dep]。在此基礎上,聯合大應變理論推導了不排水擴孔的控制方程,最后通過數值方法得到了方程的半數值半解析解。計算結果表明,預測結果不僅可以合理模擬柱孔擴張過程中松砂的液化和正常固結土的硬化,還可以模擬密砂和超固結土的剪脹、峰值強度、密實狀態的衰化和特征狀態等特性,因此可以合理模擬砂/黏土柱孔擴張過程中土體應力場和應變場的變化規律。

      關鍵詞:柱孔擴張;砂/黏土;CSUH 模型;不排水解

      鈣質砂顆粒的尺寸效應及雪崩動力學特性試驗研究

      王  磊 1,蔣  翔 1,2,肖  楊 1,2,吳煥然 1,2,單軍杰 1,劉漢龍*1,2,姚志華 3

      (1. 重慶大學土木工程學院,重慶 400045;2.重慶大學山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室,重慶 400045;

      3. 空軍工程大學機場建筑工程系,陜西 西安 710038)

      摘  要:鈣質砂廣泛分布于沿海大陸架與海岸線上,是島礁工程中重要的巖土材料。其容易發生顆粒破碎的特點,給島礁工程及海洋工程的建設帶來了極大的挑戰。對取自南海某島礁的3種平均粒徑的鈣質砂進行了單顆粒壓縮破碎試驗。試驗方法為力學加載與聲發射監測同步采集并結合光學顯微鏡實時觀測。采用 Weibull分布研究了鈣質砂的單顆粒破碎強度,結果表明鈣質砂顆粒特征強度存在尺寸效應。采用雪崩動力學統計方法,分析了鈣質砂顆粒破碎過程中聲發射信號的聲發射能量分布特性、等候時間分布以及余震序列分布。不同粒徑的鈣質砂顆粒的等候時間分布及余震序列分布均滿足良好的冪律關系并擁有相同的冪律指數。對于聲發射能量分布,平均粒徑為0.9,1.58 mm的鈣質砂顆粒由直方圖法和最大似然估計法得到的冪律分布及冪律指數都相近,在1.40左右。而平均粒徑 2.18 mm的鈣質砂顆粒冪律分布顯著大于另外兩個粒徑顆粒并表現出混合冪律分布。

      關鍵詞:鈣質砂;顆粒破碎;尺寸效應;Weibull分布;雪崩動力學

      考慮巖體構造損傷的強震大型滑坡啟動成因

      梁  靖1,崔圣華1,2,裴向軍*1,黃潤秋1

      (1. 成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,四川 成都 610059;2. 四川省地質礦產勘查開發局 405 地質隊,四川 成都 611800)

      摘  要:巖質滑坡通常受控于一系列與斷層、褶皺和剪切帶等相關的復雜巖體構造損傷面和軟弱帶,為滑坡啟動提供了潛在破壞邊界。為研究斷裂與背斜構造背景下巖體損傷和不連續地質界面對滑坡三維邊界形成和啟動模式的影響,選擇 2008年汶川Ms8.0級特大地震在大水閘背斜兩翼碳酸鹽巖地層觸發的4處大型滑坡為實例,開展了詳細的工程地質調查、結構面測量、巖體強度測試及GSI巖體質量評價。結果表明:斷裂活動與背斜演化導致的構造損傷差異顯著,巖體質量從背斜軸部向兩翼總體呈逐漸增加趨勢,僅局部顯著降低,并對滑坡的啟動位置有著重要控制作用;同時,構造損傷背景下,特定巖體結構面與構造軟弱帶共同控制著滑坡啟動機制,并將控制類型歸納為“控制側滑型”、“控制底滑型”、“控制滑體型”及“控制基座型”;此外,地震滑坡與非地震滑坡的GSI對比表明,強震可能通過降低巖體質量條件促使滑坡快速啟動,進而加快構造損傷區的地貌侵蝕過程??紤]復雜構造環境巖體損傷對評估強震潛在 大型滑坡發生位置、啟動機制和模式有重要作用。

      關鍵詞:地震滑坡;GSI;構造損傷;巖體質量;構造軟弱帶;啟動機制

      土砂互層隧道塌方及演變規律的模型試驗研究

      徐海巖1,王志杰*1,陳昌健1,蔡李斌1,李  振1,鄧宇航1,夏  勇2

      (1. 西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室,四川 成都 610031;2. 中國鐵路設計集團有限公司,天津 300142)

      摘  要:塌方作為軟弱地層隧道施工建設的一個重大安全風險,在層狀地層隧道建設中尤其值得格外關注。隧道塌方的預防和管控得益于其表現及演變規律的全面掌控。以第四系土砂互層地層隧道為研究對象,通過相似模型試驗并結 合數字圖像處理技術,首次研究得出土砂互層地層隧道塌方特征及演變規律。結果表明:①圍巖破壞非瞬間破壞、而呈漸進性破壞,破壞始于拱腳處圍巖裂隙發育并向上擴展、拱腳處圍巖產生局部掉塊,接著拱頂上方圍巖小范圍塌落,裂隙擴展和失穩塌落循序漸進,拱頂上方圍巖大范圍塌落,最終使得拱頂上方圍巖不斷離層破壞。②土砂互層地層隧道拱頂上方圍巖破壞表現為“層內圍巖剪切破壞,層間圍巖離層彎曲破壞”的塌方特征,互層特性對塌方影響顯著,跨厚比越大、砂土比越大,塌方破壞越顯著。③塌方對拱頂上方圍巖沉降主要影響范圍為1倍隧道跨度,隧道施工建設中應加強上述范圍內圍巖加固。所得結果能夠為土砂互層地層隧道施工建設過程中的塌方防控提供借鑒。

      關鍵詞:土砂互層;隧道塌方;演變規律;互層特性;模型試驗;數字圖像處理技術

      紅黏土土質覆蓋層水力參數隨服役時間演變規律分析

      焦衛國 1,3,季永新 2,張  玥1,3,賀明衛 1,3,劉振男 1,3

      (1. 貴州理工學院土木工程學院,貴州 貴陽 550003;2. 中國建筑第四工程局有限公司工程技術研究院(技術中心),廣東 廣州 510665,

      3. 貴州理工學院鄉村建設工程技術研究中心,貴州 貴陽 550003)

      摘  要:紅黏土具有高液(塑)限、低滲透、中—低壓縮性和較高的力學強度,在西南喀斯特地區廣泛用于路基、土石壩、各類尾礦和垃圾填埋封頂覆蓋等防滲工程。對紅黏土開展了實驗室和現場水力參數對比測試;在填埋場建設了紅黏土覆蓋層試驗區并開展了自然氣候條件下的長期服役水力參數監測;分析對比了有、無植被紅黏土水力參數的不同變化。結果表明:①紅黏土飽和滲透系數在10-7 cm/s量級,滲透性低,防滲性能好;有效儲水率約18.8%,與粉土—粉質黏土相當,儲水能力好。②現場大體量大范圍施工而實驗室精細制樣導致兩者土樣結構有顯著差異。干密度相近時,現場土飽和入滲系數比室內重塑土大36.62%,防滲設計中應充分考慮實驗室到現場間壓實土防滲性能的“打折”現象。③在2.0年的長期服役中,無植被紅黏土覆蓋層在日照、降雨循環作用下因土層開裂導致滲透系數較建設之初最大增加2.9×104 倍;有植被時滲透系數較建設之初或減小或增加,最大增加10倍,且與植被生長狀態有關。有、無植被紅黏土入滲系數和開裂情況對比表明:植被對土質覆蓋層細粒土因日照-降雨氣候作用導致防滲性能的劣化有明顯的抑制作用。

      關鍵詞:填埋場;覆蓋層;黏土;長期服役;水力參數;演變規律;植被根系

      單軸荷載作用下砂巖的破裂與速度結構層析成像

      鄭強強 1,2,3,徐  穎*2,胡  浩 1,錢佳威 3,宗  琦 2,謝  平 4

      (1. 安徽理工大學深部煤礦采動響應與災害防控國家重點實驗室,安徽 淮南 232001;2. 安徽理工大學土木建筑學院,安徽 淮南 232001;3. 中國科學技術大學地球和空間科學學院,安徽 合肥 230026;4. 淮南礦業(集團)有限公司顧北煤礦,安徽 淮南 232150)

      摘  要:受載巖石內的破裂程度隨荷載的增大而增加,同時伴有速度結構的變化。采用聲發射(AE)監測單軸荷載作用下的砂巖,依據AE信號特征,將加載過程劃分為3個階段,并分析不同階段內受載砂巖的破裂規律。最后,基于延時雙差層析成像技術,反演各階段間和階段內的速度結構。結果表明:在受載砂巖的 3 個階段中,速度結構依次經歷先小幅增加后逐漸減小,最后迅速降低。比較各階段內分段間的速度結構變化,第Ⅰ階段內分段間增加的區域最多,且增幅最大;而第Ⅲ階段內的兩分段間的變化規律則與之相反。此外,考慮巖石的非均質性,在裂縫的作用下,部分區域的巖塊脫離受載砂巖形成“單體”,且隨著荷載的繼續增加,仍會出現速度結構增加的現象?;谘訒r雙差層析成像技術反演的速度結構,不僅再現了受載過程中砂巖的速度結構演化,同時也可表征任一截面受載巖石的破裂程度和影響范圍。本文的研究成果,可為受載巖體的穩定性評估和危險性預警提供一定的參考。

      關鍵詞:速度結構;演化;延時雙差層析成像;聲發射;破裂

      基于Bootstrap-SVR-ANN算法的TBM施工速度預測

      閆長斌1,汪鶴健1,周建軍2,楊風威3,彭萬軍3

      (1. 鄭州大學土木工程學院,河南 鄭州 450001;2. 盾構及掘進技術國家重點實驗室,河南 鄭州 450001;

      3. 黃河勘測規劃設計研究院有限公司,河南 鄭州 450003)

      摘 要:合理評價預測施工速度關乎隧道 TBM 施工的成敗與效益?,F有的TBM施工速度預測模型多利用巖體參數和掘進參數預測瞬時/平均施工速度,對掘進過程中的不確定性和施工風險考慮不足?;诖?,引入區間預測方法,提出一種基于Bootstrap-SVR-ANN 算法的TBM施工速度預測模型。以蘭州水源地建設工程輸水隧洞雙護盾TBM施工為工程依托,分析了單一性輸入參數的不足,指出了選擇巖體質量分級指標(RMR)、TBM工作條件等級(TWCR)兩個綜合性參數的合理性,并對構建的 TBM 施工速度區間預測模型的有效性進行了驗證。研究表明,TBM 施工速度區間預測模型不但具有良好的點預測效果,而且預測區間可將TBM 施工速度的實測值完全包絡,模型可靠性較高;模型測試集在 90%,95%置信水平下的MPIW分別為9.84,11.73 m/d,隨著置信水平的提高,預測區間可容納的不確定性也不斷上升;TBM掘進過程中可能的風險性與區間寬度的異常相互印證,驗證了區間預測模型可以定量解釋施工過程中不確定性的特點。研究成果可為TBM掘進效能預測、施工工期估算和掘進參數優化等提供科學參考。

      關鍵詞:隧道掘進機(TBM);施工速度;區間預測;Bootstrap 方法;支持向量回歸;神經網絡

      水下淺埋雙孔平行隧道滲流場的解析研究

      郭玉峰1,王華寧*1,2,蔣明鏡2,3

      (1. 同濟大學航空航天與力學學院,上海 200092;2. 同濟大學土木工程防災國家重點實驗室,上海 200092;3. 天津大學土木工程學院,天津 300072)

      摘  要:目前對于雙孔隧道滲流場的解析求解多基于單孔隧道滲流場的簡單疊加,未真實滿足洞周邊界條件,所得結果存在誤差?;谫|量守恒定律和達西定律,采用保角變換法和 Schwartz迭代法對水下雙線平行隧道穩態滲流場進行了推導,經過2~3次迭代后獲得了高精度的解答。采用Comsol軟件對該問題進行數值模擬,并將數值模擬結果與本文解析解進行對比,發現在全域范圍二者均吻合良好。與疊加法解答的對比顯示,本解答與疊加法解答在遠區一致;而隧道附近疊加法的誤差較大。最后,討論了隧道間距、埋深和相對大小對雙孔平行隧道滲流場水頭分布、滲流量的影響。

      關鍵詞:雙孔平行隧道;滲流場;解析解;Schwartz 迭代法;保角變換

      考慮降雨因素影響的隧道施工擾動地層響應分析

      張治國 1,2,3,4,張洋彬1,張孟喜2,趙其華3,馬偉斌4

      (1. 上海理工大學環境與建筑學院,上海 200093;2. 上海大學土木工程系,上海 200444;3. 成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,四川 成都 610059;4. 中國鐵道科學研究院高速鐵路軌道技術國家重點實驗室,北京 100081)

      摘  要:目前關于降雨影響在土建工程上的應用研究一般是針對邊坡穩定性,還較少考慮對隧道開挖的土工影響,尤其是力學解析機理研究還非常少見?;诜謱蛹俣℅reen-Ampt模型來模擬降雨入滲過程,采用復變函數理論對雨浸地層進行分區映射計算,嘗試提出了降雨影響下隧道開挖引起的周圍地層位移場和應力場理論分析方法。此外,利用既有工程監測數據與理論解析結果進行對比,驗證了所提出方法的可靠性。最后,通過參數分析,獲取降雨強度、降雨歷時、飽和滲透系數以及飽和層基質吸力等主要降雨參數對降雨區域隧道開挖誘發地層變形的影響規律。結果表明: 所提出的理論方法可以較好反映降雨作用下隧道施工對擾動地層響應的影響。降雨強度和飽和層基質吸力對地層變形影響顯著,而飽和滲透系數對雨浸地層入滲速率及變形速率有較大影響;隨著降雨歷時的增長,濕潤鋒發展深度不斷增大且最終趨于穩定,而發展速率呈現出逐漸衰弱直至為零的規律,隧道開挖引起的地層變形也隨之越來越大,其位移變化速率呈現出逐漸減小收斂至某一特定值的規律。研究成果對多雨地區、降雨災害氣候下隧道施工控制具有一定理論指導意義。

      關鍵詞:隧道開挖;降雨;地層響應;Green-Ampt 模型;濕潤鋒;復變函數理論

      基于SED準則的近場動力學及巖石類材料裂紋擴展模擬

      馬鵬飛 1,李樹忱*1,袁  超 2,周慧穎 1,王曼靈 1,王修偉 1

      (1. 山東大學巖土與結構工程研究中心,山東 濟南 250061;2. 山東大學土建與水利學院,山東 濟南 250061)

      摘  要:在近場動力學理論的基礎上,引入反應巖石類材料破壞特性的應變能密度(SED)準則,同時利用服從Weibull 分布的臨界破壞條件來描述巖石的異質性,彌補了近場動力學方法在模擬巖石類材料裂紋擴展時無法反應巖石應變軟化特性及異質性的不足。利用基于SED 準則的近場動力學方法模擬了含有不同傾角單裂紋巖石在單軸壓縮條件下的裂紋擴展過程,分析了翼型裂紋、次生共面剪切裂紋及反翼型裂紋擴展的機理。利用提出的方法模擬了含雙平行裂紋巖石在單軸壓縮條件下的裂紋擴展過程,結果表明預制雙平行裂紋巖石破壞可分為3個階段:翼型裂紋第一次貫通;剪切裂紋第二次貫通形成閉合的破壞環;剪切裂紋形成宏觀裂紋引發破壞。最后將本文模擬的結果與前人室內試驗及數值模擬的結果對比,以驗證方法的有效性,通過對比發現提出的理論可較好的模擬巖石類材料裂紋擴展的過程有著很好的應用前景。

      關鍵詞:巖石破裂;近場動力學;裂紋擴展;SED準則

      基于空間面變化的各向異性強度變化規律研究

      許  萍 1,孫志軍 1,邵生俊 2

      (1.西安理工大學水利水電學院,陜西 西安 710048;2.西安理工大學土木與建筑工程學院巖土工程研究所,陜西 西安 710048)

      摘  要:基于SMP準則,研究了八面體面6個主應力空間域與空間滑動面、應力狀態3者之間的關系,考慮土材料的空間滑動面會隨著主應力的夾角變化,提出一般應力條件下的各向異性材料的強度變化規律表達式。對真三軸條件下各向異性黃土強度特性的模擬結果表明,建立的基于空間面變化的各向異性強度變化表達能夠較好地反映黃土材料在一般應力條件下的強度變化規律,尤其是材料空間滑動面方向與應力主軸成任意角度時的強度變化具有較好的適用性。

      關鍵詞:空間面變化;各向異性;真三軸試驗;強度變化;黃土

      蓄水初期紅石巖堰塞壩混凝土防滲墻變形與受力分析

      何  寧1, 2,何  斌1,張宗亮3,張中流1,周彥章*1,汪璋淳1,鄭  棟4

      (1. 南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇 南京 210029,2. 水利部土石壩破壞機理與防控技術重點實驗室,江蘇  南京 210029,3. 中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司,云南 昆明 650051,4. 長江勘測規劃設計研究有限責任公司,湖北 武漢 430010)

      摘  要:針對堰塞湖開發利用工程安全保障等技術理論問題,以牛欄江紅石巖堰塞湖綜合水利樞紐為工程依托,設計提出了基于分布式光纖傳感技術的堰塞壩混凝土防滲墻變形與受力監測技術及其埋設安裝方法,首次實施并成功應用于紅石巖堰塞壩混凝土防滲墻安全監測。分析討論了蓄水初期堰塞壩混凝土防滲墻變形與受力規律:分布式光纖傳感測量技術滿足防滲墻變形受力監測需要和精度要求,蓄水初期墻體混凝土總體受壓,受蓄水過程影響明顯;堆石體對防滲墻的支撐力存在較多應力集中,堰塞壩堆石體材料呈明顯不均勻性;蓄水初期墻體混凝土受力總體小于混凝土材料強度指標,防滲墻保有良好安全余量,可有效保障防滲墻長期變形和受力安全。

      關鍵詞:紅石巖堰塞壩;蓄水初期;混凝土防滲墻;分布式光纖監測;變形受力

      基于海上風電試樁數據的大直徑樁p–y模型研究

      王  衛 1,閆俊義 2,劉建平 2

      (1. 中國長江三峽集團有限公司科學技術研究院,北京 100038;2. 中國三峽新能源(集團)股份有限公司,北京 100053)

      摘  要:近海風電基礎結構以大直徑鋼管樁為主,然而采用的設計方法仍是基于海上油氣平臺小直徑樁試樁試驗總結提出的p–y模型,其預測結果相對保守,可靠性值得商榷。鑒于此,提出一種綜合考慮樁徑和地層深度影響的黏土 p–y修正模型,基于海上風電原位試樁數據對比分析API規范推薦的黏土p–y模型和砂土p–y模型,以及黏土p–y修正模型對水平受荷樁的樁側土體抗力、樁身變形和樁身彎矩預測的準確性。研究結果表明:API規范推薦的黏土p–y模型顯著高估了淤泥混砂和黏土的樁周土體抗力,砂土p–y模型的預測值比實測值約高一個數量級;黏土p–y修正模型對淤泥混砂和黏土的樁側土體抗力有很好的預測性;基于黏土p–y修正模型和 Sorensen 等提出的砂土p–y模型能夠較精準地預測海床地基中的樁身變形和樁身彎矩。

      關鍵詞:海上風電;水平受荷樁;原位試樁試驗;p–y模型

      干濕、凍融循環對膨脹土土–水及收縮特征的影響

      趙貴濤 1,韓  仲*1,2,鄒維列1,2,王協群 3

      (1. 武漢大學土木建筑工程學院,湖北 武漢 430072;2. 武漢大學教育部水工巖石力學重點實驗室,湖北 武漢 430072;

      3. 武漢理工大學土木工程與建筑學院,湖北 武漢 430070)

      摘  要:研究了凍融循環、干濕循環和交替的干濕—凍融循環對壓實膨脹土的微觀結構、土–水特征曲線和收縮特征曲線的影響。試驗結果表明:凍融、干濕以及干濕—凍融循環顯著改變了壓實膨脹土的大孔隙系統;干濕循環使壓實土樣的大孔隙消失,但產生可見的宏觀裂隙;凍融循環導致土樣產生肉眼不可見的微裂隙;干濕—凍融循環既產生可見的宏觀裂縫,又產生不可見的微裂隙。宏觀及微觀裂隙的產生顯著降低了膨脹土在低吸力范圍內的持水能力以及從飽和狀態到干燥狀態的收縮量,但對高吸力范圍內的持水能力和土樣的縮限和塑限無顯著影響;收縮特征曲線等比例收縮段和殘余收縮段的斜率在凍融循環和交替的干濕—凍融循環后減小,但在干濕循環后基本保持不變;受3種循環作用后的試樣的含水率–孔隙比–吸力關系分布在同一個土–水特征曲面上,該曲面可由本文所提的改進土–水特征曲面模型加以描述。

      關鍵詞:膨脹土;干濕—凍融循環;土–水特征曲線;收縮特征曲線;微觀結構

      縱向非一致激勵下非均勻場地中埋地管道的振動臺試驗研究

      韓俊艷,郭之科,李滿君,李立云,侯本偉,杜修力*

      (北京工業大學城市與工程安全減災教育部重點實驗室,北京 100124)

      摘  要:埋地管道的地震響應主要受管道沿線地震動空間分布特性及場地非均勻性的影響。為研究非均勻場地中埋地管道在縱向非一致激勵下的抗震性能,開展了均勻和非均勻場地中埋地管道的多點非一致激勵振動臺模型試驗。分析了均勻和非均勻場地中埋地管道在不同地震強度作用下的應變響應,研究了縱向非均勻場地對埋地管道地震反應的影響。試驗結果表明,在縱向一致激勵作用下,非均勻場地中埋地管道軸向方向上的最大峰值應變出現在場地變化的過渡區,且其高于均勻場地下的峰值應變。在縱向非一致激勵作用下,在較低加載等級下,管道峰值應變的大小與均勻場地下相比有所減小,但在較高加載等級下,峰值應變卻急劇增加。與縱向一致激勵作用不同,在縱向非一致激勵和非均勻場地的共同作用下,最大峰值應變可能出現在場地變化的過渡區或土體介質較軟的場地中。研究結果為進一步研究非均勻場地對埋地管道地震響應的影響提供了依據。

      關鍵詞:埋地管道;多點激勵振動臺試驗;非均勻場地;縱向非一致地震激勵

      考慮砂土初始各向異性的單剪試驗模擬分析

      吳則祥1,陳佳瑩2,尹振宇*3

      (1. 溫州大學建筑工程學院,浙江 溫州 325000;2. 中交第三航務工程勘察設計院有限公司,上海 200032;3. 香港理工大學土木與環境工程系,香港)

      摘  要:在單剪條件下,由于側邊界上不存在互補的剪切應力會導致應力不均勻,使得室內單剪試驗研究變得復雜。提出一個考慮砂土初始各向異性的單剪試驗數值分析方法。主要是通過引入初始各向異性修正的臨界狀態本構模型, 并將模型編入有限元大變形計算平臺。利用三維有限元分析實際的GDS 型單剪試驗條件,以分析在剪切過程中試樣的不均勻特征。此項研究可以提高對單剪試驗過程中邊界效應的理解和認識,并且提供一種分析試樣的不均勻性的計算方法。

      關鍵詞:單剪試驗;本構模型;各向異性;臨界狀態;有限單元法;砂土

      中國古代地下空間典型案例調研與特征分析

      朱合華 1, 3,沈  奕*2, 3,趙留園 3,劉  芳 1, 3,李曉軍 2, 3

      (1. 同濟大學土木防災國家重點實驗室,上海 200092;2. 同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室,上海 200092;

      3. 同濟大學土木工程學院,上海 200092)

      摘  要:第十三屆全國土力學及巖土工程學術大會明確把人文作為巖土工程的4項重要品質之一。人文品質強調了工程承載著不同的人類文明和地域文化特色。為繼承和發揚中國在巖土工程領域的深厚文化積淀,從2014年開始對不同地區、不同功能、不同開發程度的7個典型的古代地下空間進行了調查研究,分析了其可能面臨的各種地質災害進行了分類。最后從開發前后對古代地下空間的影響提出了開發指數這一指標,旨在更好的對古代地下空間進行保護性開發,為當代地下空間開發的人文品質提升提供方向。

      關鍵詞:古代地下空間;調查研究;開發與保護;人文

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