超大直径扩底嵌岩桩模型试验研究

为了弥补因现有技术无法对深圳平安大厦进行现场试桩分析的不足,研究超大直径桩的桩身承载及沉降规律,采用缩尺模型试验的方法对其进行了研究。研究结果表明:超大直径嵌岩桩桩身最大承载力远高于规范计算得到的竖向抗压承载力特征值,其上部荷载主要由桩端承担,对桩进行扩底处理后桩端承载所占总荷载比例较等直径桩更大,且等直径嵌岩桩的侧摩阻力比扩底嵌岩桩的侧摩阻力的发挥更显著。桩身在中风化—微风化花岗岩段的侧摩阻力在设计中均不应忽略。现场实测结果对比验证了模型试验结果的合理性。     

盾构切削桩引起的桩基承载特性变化及可行性研究*

为分析兰州地铁盾构隧道穿越既有桥梁工程方案的可行性,采用有限元数值模拟,研究盾构施工切削桩引起的桩基承载特性变化,分析盾构切削桩基前后桩体轴力、侧摩阻力和弯矩变化,探讨地表及桩基的位移变化。结果表明:直接切削桩将导致桩顶荷载重分布,隧道两侧1,4号桩桩顶荷载增大且增大19.3%~26.7%,而切断桩荷载减小且减小25.5%~29.2%;桩土相对位移随着盾构掘进而增大,促使基桩侧摩阻力的发挥整体呈增强趋势;各基桩弯矩均增大,致使桩基在桩顶以下4 m及隧道中心平面附近存在2个不利截面,各基桩最大弯矩增大2.0~5.2倍;直接切削桩将导致地表、基桩沉降激增,从而导致水平位移增大,致使承台由初始受力状态时的整体沉降变为挠曲变形为主,最大相对沉降达到5.01 mm,超过控制限值。可见,直接切削桩对既有桥梁桩基的承载特性影响显著,此方案不可行,应在盾构施工前采取加固措施。该研究结果可为类似工程提供参考。     

黄土深基坑降水诱发的地基附加应力和沉降简化计算

为预测黄土地区深基坑降水导致的地层不均匀沉降,确保坑周建筑物安全,基于弦线模量法、弹性半无限体理论和剪切位移法,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区,综合考虑绕渗区内渗流力在水平方向的分量和桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,推导降水引起地基附加应力和地面沉降的理论计算公式,将理论计算值与工程实际监测数据对比分析...     

水泥固化污染土电阻率试验研究

通过低频交流电阻测试仪测定在室内制备的水泥固化污染土样的电阻率,采用电阻率法研究龄期、水泥掺入比、似水灰比及污染物含量对固化土电阻率的影响.结果表明,固化污染土的电阻率随着似水灰比和污染物含量的增加而减小,随着龄期和水泥掺入量的增加而增大,与无侧限抗压强度呈线性正相关.研究表明,可以通过固化土电阻率反映水泥固化土桩成桩质量和水泥固化土强度等指标.     

基于ANSYS平台微型桩加固滑坡体有限元分析

微型组合桩治理滑坡处于尝试阶段。结合滑坡治理工程实例,运用ANSYS软件模拟桩间距、锚固深度的变化对桩土共同作用影响,结果表明,微型桩间距在一定范围内增大,桩的变形在减小,应力减小幅度不大,但超过一定范围,将会使结构失效;微型桩锚固深度的增加,桩顶的位移减小,但当锚固深度增大到一定深度时,再增加对微型桩应力、变形影响甚小。     

胡敏酸对水泥土强度的影响及机理

针对实际工程中胡敏酸造成水泥土搅拌桩强度降低的问题,利用室内试验研究不同胡敏酸掺入量、不同水泥掺入比制备的水泥土试样以及在不同养护龄期下水泥强度的变化规律,基于扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)的检测结果,分析胡敏酸对水泥土试样强度的影响机理.结果表明,1)水泥土试样的无侧限抗压强度随着胡敏酸质量分数的增大而减小,其峰值应力处的应变也随着胡敏酸质量分数的增大而降低;水泥土试样的无侧限抗压强度随着养护龄期的增大而增大;水泥土试样的无侧限抗压强度随着水泥质量分数的增加而增大,但随着胡敏酸质量分数的增大,低水泥质量分数的无侧限抗压强度增幅较小.2)通过对扫描电镜观察和能谱结果的分析,添加胡敏酸制备的水泥土试样,微观结构变松散,土颗粒周围的胶结物质减少;水泥质量分数较低时孔隙较多且较大,孔隙随着水泥掺入比的增大而减少,水泥结构变得更为密实;水泥土试样中水泥的水化产物即水化硅酸钙(C-S-H)与水化铝酸钙(C-A-H)随着胡敏酸质量分数的增大而减少,其微观结构中水泥的水化产物减少,能谱分析中水泥土的Ca质量分数减小,其宏观上表现为水泥土无侧限抗压强度降低.     

热力耦合作用对桩及桩间土拱效应的影响研究*

为研究负温对桩侧应力及桩间土拱效应的影响，通过FLAC3D软件模拟热力耦合作用下新型排桩冻结法中桩间土拱效应的变化及温度效应下的桩间距，并根据巴霍尔金单排管冻结稳态温度场解析解，建立冻结壁平均温度区域解。研究结果表明:桩土接触面的应力分量τxy近似线性变化，应力分量σx近似均匀分布，温度降低对应力分量τxy的分布影响较小，但对应力分量σx的影响较大；负温使桩间距发生变化，且整体平均应力的分布也更加均匀化；通过与巴霍尔金解析解对比，证明单排管冻结温度场模型的可行性，在此基础上建立的单排管冻结壁平均温度区域解，其与数值模拟结果相差不超过1 ℃，计算误差满足工程要求；随着冻结时间的增加，单排管冻结壁温度场呈抛物线形式降低。     

沉箱码头聚脲涂层抗爆防护毁伤效应数值模拟*

为探究爆炸荷载作用下聚脲涂层对沉箱码头的保护作用,采用LS-DANA非线性动力分析平台,模拟在1 kg TNT当量炸药水中非接触爆炸时,不同涂覆厚度聚脲涂层的沉箱码头毁伤破坏特征。结果表明:无聚脲防护的沉箱码头毁伤破坏程度明显大于涂覆聚脲防护的沉箱码头,沉箱码头的毁伤主要集中在迎爆面外墙和迎爆侧上部管沟,随着聚脲涂层厚度的增加,沉箱码头各部分毁伤程度降低;随着涂覆聚脲厚度的增加,迎爆侧外墙位移逐渐降低,但降幅较小,区域空化效应会加大外墙上部位移;无聚脲防护的沉箱码头迎爆侧外墙位移和毁伤程度明显大于涂覆聚脲防护的沉箱码头,表明聚脲涂层对于沉箱码头具有较好的保护作用。     

考虑多失效模式的桩-土结构体系稳健性设计

针对桩基础设计中岩土参数和荷载的不确定性,首先,提出考虑多失效模式的桩-土结构体系的稳健性设计(RGD)方法,综合分析单桩竖向承载能力极限状态(ULS)、竖向正常使用极限状态(SLS)、水平强度失效和水平变形失效4种失效模式;其次,采用蒙特卡罗模拟(MCS)法和点估计法(PEM)嵌套的方法计算桩-土结构体系的失效概率均值和标准差,以失效概率标准差作为衡量结构稳健性的指标;最后,以稳健性和经济成本作为优化目标,确定单桩的最优设计。结果表明:多失效模式下,不同的单桩设计尺寸,起决定作用的失效模式不同;随着单桩设计几何尺寸的增加,桩-土结构体系的主控失效模式逐渐由桩水平强度控制转为由竖向正常使用极限状态控制;主控失效模式的变化,对结构体系的失效概率变化梯度影响较大。     

非均质黏土地基单桩基础水平极限承载力研究

为减少海上风机长期受到风浪流等水平荷载的影响,利用ABAQUS软件建立非均质黏土单桩基础极限承载力有限元模型,利用温度作为虚拟变量以反映非均质黏性土抗剪强度随深度变化的关系,采用生死单元法进行地应力平衡,并比较有限元得到的水平荷载下单桩基础承载力变化结果与离心机试验结果,以验证其准确性。结合刚性桩与刚柔性桩水平极限荷载下土体失效模式,分析不同长径比、土体弹性模量系数、桩土摩擦因数等参数对单桩基础水平极限承载力影响。结果表明：桩体预埋深度增加后,桩体从刚性桩向刚柔性桩转变,土体破坏模式从楔形、旋转破坏转变为楔形、满流和旋转破坏。土体弹性模量系数对单桩基础水平极限承载力影响较小,长径比和桩土摩擦系数对单桩基础水平极限承载力有较大影响。     

基于D-P准则的煤层钻孔封孔深度分析

为了确定合理的煤层钻孔封孔深度,提高瓦斯抽采效果,基于D-P屈服准则,提出关于中间主应力、煤岩剪膨胀的巷道开挖模型,推出钻孔周围煤体应力应变及钻孔封孔深度表达式。结合工程实例,以煤巷掘进工作面平均瓦斯抽采浓度和钻屑量为基础进行封孔深度的验证。研究结果表明:中间主应力、残余黏聚力、内摩擦角和剪胀角对于封孔深度有重要影响;在一定区间内,钻孔封孔深度随中间主应力的增大而增加,超过某个值后会随着中间主应力的增加而减小;剪胀角越大,扩容系数越大,钻孔封孔深度越大;平均瓦斯抽采浓度和钻屑量测试结果验证了封孔深度的准确性。     

高填路堤边坡失稳机理与处治措施分析

高填路堤稳定性已成为制约山区高速公路建设的重要因素。以某失稳高填路堤为工程背景,基于将填方路堤和原 始地基作为整体边坡考虑的基本思路,根据现场调查、勘察成果,构建典型地质剖面模型,通过极限平衡条分法,对边 坡稳定性的影响因素,如水位、岩土体重度、内聚力、摩擦角等进行敏感性分析,计算得到边坡潜在滑动面剪出口与现 场实际基本一致,并分析其失稳是在持续强降雨入渗、填方路基土强度弱化后,在填筑路堤、粉质粘土夹碎石层与基岩 交界面顺层滑动剪出;最后分析不同抗滑桩设置位置、强度、间距支护作用下边坡安全系数及潜在滑面情况,推荐在距 离坡脚5 m处设置抗滑桩且其每米间距强度应大于250 t的处治方案。     

液压支架安装运输车旋转机构动态特性分析

为进一步提高液压支架安装运输车旋转机构偏载工况下旋转调向的安全性,建立了旋转机构的数学模型,分析了齿轮接触力、旋转板与液压支架间摩擦阻力、主轴质心随旋转角的变化情况。以此为依据,改进了安装运输车旋转支撑结构,并进行了试验分析。结果表明:三种工况下,齿轮接触力始终波动,仅X向偏载时启动性能较好,Y向偏载对齿轮接触力影响较大,X、Y均偏载时齿轮运动不平衡,易出现啮合冲击;随着偏心距的增加,摩擦阻力激增明显,均值变大,液压支架和旋转板之间的相对滑动趋势越明显,X、Y向均偏载时会出现最大摩擦阻力超过最大允许的静摩擦力,旋转板和液压支架会发生瞬间滑动;随着偏心距的增大,主轴转速振动频率和幅度增大,偏载对主轴转动的稳定性具有很大影响;主轴质心在X、Y平面内的位移和Z向攒动均随着偏心距的增大而增大,且质心位置也随着偏载量的增加而变得越分散。     

环保多功能沥青除冰路面一体化设计研究

依托湖北杭瑞高速公路工程,为降低沿线行车通过居民区带来的噪音污染,解决冬季路面积雪薄冰带来的行车安全问题,以具有一定结构除冰性能的高连通孔隙沥青路面材料为基体,选用橡胶高黏度改性沥青,并掺入环保型化学抑冰剂,开发设计具有除冰、降噪、抗滑功能材料路面。以不牺牲路用性能为前提,通过测试动稳定度、冻融劈裂强度比、飞散损失、抗剪强度等,确定环保型化学抑冰剂的掺量。同时利用驻波管法、手工铺砂法及轮碾法测定空隙率分别为16%、20%、24%、28%的路面材料除冰性能、降噪性能和抗滑性能。测试结果表明,当环保型融雪除冰剂的掺量为2%,空隙率控制在20%左右时,高连通孔隙沥青材料的路面使用性能最佳,具有较好的除冰性能、降噪性能和抗滑性能。     

基于基本顶断裂位置分析剩余煤柱稳定性*

为简化支承应力表达式及全面分析煤柱稳定性,基于基本顶断裂位置建立工作面剩余煤柱载荷力学模型,将指数函数型支承应力曲线简化为与其拟合的幂函数抛物线,推导出剩余煤柱载荷及极限宽度B表达式。计算得出312工作面基本顶断裂位置与非开采帮塑性区边缘距离d为8.6~11.5 m,B为8.06~8.85 m。研究结果表明:随着d增加,煤柱载荷及B均逐渐增大;B随煤层黏聚力与内摩擦角的增加而减小,随煤层埋深、应力集中系数、侧压力系数、煤层厚度及工作面采高的增加而增大。研究结果有助于更加全面地分析煤柱稳定性,为工程实践提供一定理论指导。     

剪切速率及法向应力对煤散体抗剪强度影响研究

在煤层巷道垮落后需安全快速地开挖出1条应急救援巷道，为了了解开挖速率和法向压力对救援巷道稳定性的影响，通过将垮落的破碎煤视为均质散粒体的方式，采用相似模拟实验的手段，分析了剪切速率和法向压力对煤散体抗剪强度的影响。研究结果表明:煤散体的抗剪强度与其对应的法向应力存在线性关系，该关系近似符合莫尔库仑强度准则，但剪切强度增长率随法向压力增大而先增大后减小；在相同法向应力作用下，剪切速率对黏聚力的影响明显大于对内摩擦角的影响。     

节能耐磨型电梯导靴靴衬应用研究

很多电梯使用的导靴靴衬存在容易磨损的问题,从而导致电梯运行中的抖动和不平稳现象,影响乘坐的舒适性。常用的靴衬材料摩擦系数偏大,造成电梯运行过程中摩擦力偏大,能耗增加。因此对这类电梯的导轨与导靴间的摩擦行为进行研究,将新型复合材料应用于电梯靴衬,实现减摩以降低能耗,提升靴衬的耐磨性,延长使用寿命,降低成本,具有较大的实际意义和应用价值。     

Development of new footwear sole surface pattern for prevention of slip-related falls

In this study, a new rubber surface pattern for a footwear sole was developed to prevent slip-related falls. This pattern shows a high static coefficient of friction (SCOF) and a high dynamic coefficient of friction (DCOF) when sliding against a liquid contaminated surface. A hybrid rubber block, in which a rubber block with a rough surface (Ra = 30.4 μm) was sandwiched between two rubber blocks with smooth surfaces (Ra = 0.98 μm), was prepared. The ratio of the rough surface area to the whole rubber block surface area r was 0%, 30%, 50%, 80%, and 100%. The coefficient of friction of the rubber blocks was measured when sliding against a stainless steel plate with Ra of 0.09 μm contaminated with a 90% aqueous solution of glycerol. While the SCOF increased with an increase of the rough surface area ratio r, the DCOF during steady-state sliding decreased with an increase of the rough surface area ratio r. The rough surface area ratio of 50% achieved a SCOF value around 0.5 or more and a DCOF value greater than 0.5. Furthermore, the difference in the value of the SCOF and DCOF was the smallest for the rubber block with r of 50%. The results indicated that the rubber block with r of 50% would be applicable to a footwear sole surface pattern to prevent slip and fall accidents on contaminated surfaces.     

粉胶比对沥青混合料安全性能影响的试验研究

为研究出合理的、适合大兴安岭通县公路沥青混凝土路面的粉胶比,选用大兴安岭本地石材、大庆AH-130基质沥青,按密级配AC-16Ⅰ上限配比,通过标准马歇尔、浸水马歇尔、车辙、小梁低温弯曲等试验对沥青混合料的安全性能进行了研究。结果表明：最佳沥青用量OAC为6.0%,沥青混合料的抗水侵性能满足要求;在同一油石比的条件下,随着粉胶比的增大,动稳定度有显著增大的趋势,但当粉胶比超过1.0时,增长趋势逐渐缓慢,并且在粉胶比达到1.3之后达到峰值,然后开始下降;随着粉胶比的逐渐增大,弯拉应变有增大的趋势,粉胶比在1.0-1.1左右沥青混合料低温抗弯拉性能最佳。     

深层圆弧形滑坡作用下长输埋地输气管道响应分析

针对影响长输埋地管道安全运行的山体滑坡问题,基于深层圆弧形滑坡理论和有限元方法,建立了在深层圆弧形滑坡作用下的管道计算 模型,对管道的受力进行了数值模拟。对土壤密度、管道壁厚、管道内压以及土抗剪强度进行了参数敏感性分析,研究了各参数对发生滑坡时 管道所受最大应力的影响规律。结果表明:当滑坡规模、滑坡角度增大时,管道所受Von Mises值会随之增大;随土壤密度的增加,管道所受的 应力也会增加;在滑坡多发区,应设计大壁厚的管道,以增加管道安全性;应确保管道内压小于10MPa,当内压突增时应有紧急预案;土抗剪强 度对在深层圆弧形滑坡作用下管道所受应力的影响明显小于其他3个敏感参数。该研究工作为山体滑坡区的安全管道设计提供了一定的参考,对 确保滑坡区埋地管道的安全运营有重要意义。