水泥土挡墙的设计与应用

水泥土挡墙是常用的基坑支护方法之一。文章对水泥土挡墙的支护特点、适用范围、设计方法做了论述,并结合工程实例,对水泥土挡墙的设计方法进行了探讨,供与同行商榷。     

软土基坑采用双排桩-锚索复合支护结构的工作性状测试与模拟

在分析双排桩工作机理的基础上,通过现场测试获取了悬臂双排桩和带锚双排桩在不同深度处的水平位移,为进一步了解连梁刚度和排距对双排桩支护结构的影响效果,采用PLAXIS有限元软件对双排桩支护结构的性能进行了数值模拟与分析。结果表明:双排桩支护结构能有效地控制基坑侧向变形,通过锚索能够进一步减小双排支护桩的水平位移;提高桩顶连梁的高度可以减小前、后排桩的水平位移,但当连梁高度增加到一定程度后对桩身水平位移的限制作用不再明显增加;双排桩之间排距的变化直接影响桩体水平位移,且存在位移控制效果最优的排距。     

深基坑桩锚支护体系的受力变形研究及优化设计

桩锚支护体系是近年来随着基坑工程的发展而发展起来的一种新型支护结构,因其工程适用性强而被广泛地运用于岩土工程施工中。但是目前有关基坑桩锚支护体系的理论研究往往无法满足现场施工技术的改进,很多以诸多假定为前提的计算模型并不能真实地反映基坑桩锚支护结构与土层之间的关系,以及桩锚支护体系本身的受力和变形特征等。本文以武汉市东湖春树里基坑支护工程项目为例,对该工程深基坑桩锚支护体系的结构受力及变形状况进行了ANSYS有限元数值模拟和分析,同时运用混合遗传算法研究分析了基坑支护相关的参数和约束条件,并对该基坑桩锚支护体系的结构进行了优化设计。     

大型基坑复合土钉支护结构的数值模拟与分析

随着城市发展和建设,大型深基坑工程越来越多,受场地空间限制,在基坑设计与施工过程中,支护结构内力的变化、基坑周围地层的沉降以及周围环境的影响已成为评价基坑稳定的关键因素.本文基于FLAC3D软件,以邯郸天琴大厦深基坑工程为例,对该基坑复合钉支护结构进行了数值模拟,研究了复合土钉支护下边坡的变形与沉降、基坑开挖时塑性区的分布以及支护构件的力学特性变化规律.结果表明:土体的沉降影响范围和水平位移都与基坑开挖深度成一定的比例关系;通过基坑复合土钉支护结构的轴力与剪切变化特征分析,可推算出失稳区域的发生位置与形状.将数值模拟结果与实际监测数据进行对比分析,从而验证了模拟结果的可靠性,对基坑工程的设计与施工具有重要的参考价值.     

不同布桩方式对h型双排桩支护结构影响的数值模拟

h型双排桩是传统门架式双排桩支护结构的一种优化工程方案,相较于传统的双排桩支护结构,其具有结构整体刚度大、受力性能良好、施工成本和难度低等优点,已在基坑工程、滑坡治理工程中得到了广泛的应用。以湖北省某地区深基坑开挖项目为例,利用有限元软件PLAXIS 3D建立采用h型双排抗滑桩作为支护结构的多级开挖的基坑工程三维数值模型,采用平行布置和梅花型布置两种不同布桩方式对h型双排桩支护结构的影响进行了数值模拟计算与对比分析。结果表明:对于h型双排抗滑桩,后排桩承受了大部分的荷载,设计时需对后排桩进行加强;后排桩与连梁连接处桩身弯矩最大,在设计时需重点加强;在其他条件相同时,采用梅花型布置的h型双排桩,其作用效果要优于平行布置,在基坑工程设计时可优先采用,以达到提高安全性且实现经济、合理的目的。     

桩周土体物理力学性质对滑坡抗滑桩桩间距的影响

抗滑桩加固是滑坡防治的主要工程措施之一,桩周土体物理力学性质对桩-土相互作用有较大影响,进而影响抗滑桩桩间距的确定。基于抗滑桩最小桩间距的计算方法,通过解析法分析了桩周土体物理力学性质对土拱强度条件和桩-土相互作用平衡条件的影响,并利用数值模拟方法研究了桩周土体物理力学性质改变后对抗滑桩桩后滑坡推力分布形式的影响;针对部分渣土边坡中土体物理力学性质较差导致抗滑桩桩间距较小的问题,提出了渣土边坡堆积过程中在抗滑桩设桩处周围填筑改良土体的方法来优化抗滑桩的最小桩间距,并对填筑土体类型、填筑范围和填筑深度进行了研究;讨论了桩周土体物理力学性质对抗滑桩最大桩间距的影响,并将其影响结果与桩周土体物理力学性质对抗滑桩最小桩间距的影响结果进行对比,分析了桩周土体物理力学性质对抗滑桩最小和最大两种桩间距影响效果不同的原因。以深圳某渣土边坡为例验证了在桩周填筑改良土体优化抗滑桩最小桩间距的方法,结果表明该方法在不增加施工成本和施工难度的基础上优化了抗滑桩的最小桩间距,可达到节省渣土边坡治理成本的目的。     

高透水地层复合土钉墙的应用

在透水性高的砂性土条件下,将止水帷幕水泥土搅拌桩与土钉相结合,形成复合土钉墙支护结构,是解决高透水地层基坑支护的有效方式.针对某具体工程实例,介绍了高透水地层采用复合土钉墙结构进行基坑支护的设计方案,并对基坑变形进行了监测.结果表明:采用复合土钉墙支护可满足基坑开挖对支护结构稳定及周边环境保护的要求,同时复合土钉墙结构受力合理、安全度高、施工简单方便、工期短、造价低,具有较好的经济和社会效益,可在类似工程中推广应用.     

岩溶区大直径嵌岩桩荷载传递特征的数值分析

当大直径嵌岩桩桩基穿过岩溶区域时,其受力情况相对较为复杂,且承载力会受到较大的影响,弄清楚岩溶区桩基荷载的传递特征,对分析计算桩基承载力、桩基沉降变形具有重要的意义。根据丹霞枢纽互通区钻探及物探资料,通过简化地层,建立概化地质模型,采用FLAC~(3D)软件对该岩溶区大直径嵌岩桩的荷载传递特征进行数值计算,分析影响桩基荷载传递特征的因素,讨论在不同桩径、嵌岩深径比、厚跨比、桩土刚度比、桩岩刚度比条件下桩基荷载的传递规律。结果表明:由于岩溶区溶洞的存在,桩侧摩阻力会出现多个峰值,峰值的大小与桩径、顶板厚度、嵌岩深度、岩土体的性质有关,桩侧摩阻力会集中分布在溶洞顶板处,且桩径越小,溶洞顶板处桩侧摩阻力会越大;随着桩径的增大,桩侧摩阻力发挥越均衡,桩端阻力所占荷载的分担比越大,表现出端承桩的性质;随着嵌岩深径比的增加,桩底侧摩阻力的发挥程度越低;桩径、嵌岩深径比、厚跨比对桩基荷载传递的影响相对较大,桩径越小,桩侧摩阻力对嵌岩深径比、厚跨比的变化越敏感,桩径越大,桩侧摩阻力对桩土刚度比、桩岩刚度比的变化越敏感;相对增加嵌岩深径比,适当提高桩径,对提高桩基承载力的效果更为明显。     

武汉某深基坑工程变形数值模拟与现场监测的对比分析

为保证深基坑工程的稳定性和安全性,掌握深基坑支护结构及土体的变形规律尤为重要。以武汉某深基坑工程为研究背景,利用MIDAS/GTS三维有限元软件对基坑开挖过程中三种工况下基坑支护桩水平位移、基坑土体水平位移及基坑外地表土体沉降变形特征进行了数值模拟,并与现场实际监测数据进行了对比分析。结果表明:随着基坑开挖深度的增加,基坑支护桩水平位移、基坑土体水平位移、基坑外地表土体沉降量越来越大,需要在施工过程中注意及时处理;模拟曲线与现场实际监测曲线的形状和变形趋势基本吻合,验证了数值模拟结果的合理性,对类似基坑工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

桩锚结构在边坡支护上的应用分析

由于人类工程活动,导致形成大量的人工边坡,桩锚支护是治理边坡中的一种支挡形式。为了研究桩锚支护在边坡上的应用机制,本文以贵州某地区失稳边坡为例,通过现场勘查结合边坡岩土组成、结构特征、受力状况,确定桩锚支护形式。结果表明桩锚支护结构在岩土混合边坡的上有巨大优势,而且经济、实用、安全。     

浅析锚杆锚索联合支护数值模拟及现场应用

利用现场实测的围岩参数,建立相应数值分析模型结合FLAC3D有限差分计算软件,对不同的锚杆间距、不同锚索数量下的锚杆锚索联合支护效果进行模拟,最终得出的锚杆间距和锚索数量要合理、经济.为使最终得出的模拟数据具有合理性,因此就需要与现场试验相比较此类研究出的数据可以辅助类似巷道的支护设计.     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

带支撑基坑围檩受力性状分析及数值模拟

通过对带支撑基坑围檩受力性状的分析,提出支撑与围檩正交、斜交分别对应的几种基坑围檩轴力分布形式,并以武汉市凯德广场古田项目为例,从实测数据出发,分析了基坑围檩轴力的变化规律,在对基坑内支撑平面有限元计算中设置在围檩上的边界条件的特性进行深入研究的基础上,使用数值模拟手段对基坑围檩轴力进行了计算与数值模拟验证。结果表明:与开挖工况一致,围檩轴力呈现"两阶段"增长过程,地下室主体结构施工完成后,围檩轴力趋于稳定;桩(墙)平行于围檩走向的切向约束客观存在,本例中围檩轴力呈现梯形交替递增分布形式;桩(墙)对围檩的约束方向包括切向和法向,其约束形式表现为线约束和弹性约束。     

古城水电站引水隧洞施工过程中围岩稳定性的数值模拟

介绍了古城水电站引水隧洞采用台阶法施工的过程与方法,并以有限元分析软件ANSYS为平台,运用现代岩体力学模型对该引水隧洞施工过程中围岩与衬砌之间的作用进行了数值模拟,研究了围岩应力动态调整过程及其围岩的变形规律。结果表明:隧洞上断面开挖且初期支护后拱顶弯矩值和剪力值最大,此处最容易遭到破坏;通过对施工过程中监测数据的整理和分析,预测了隧洞断面的最终收敛量,其计算结果符合规范要求,表明初期支护的设计能够满足隧洞围岩稳定性的要求。     

基于相邻内腐蚀缺陷交互作用的油田注水管道剩余寿命研究

为研究内表面含多腐蚀缺陷的油田高压注水管道剩余寿命问题,采用现场腐蚀挂片试验得到注水管道内腐蚀速率并分析腐蚀缺陷分布规律,在此基础上通过有限元方法研究含不同尺寸的相邻内腐蚀缺陷管道的失效压力,得到油田注水管道的剩余寿命。结果表明,腐蚀缺陷深度越大,双腐蚀缺陷交互作用间距越大,当d/t≤0.4时,相邻腐蚀缺陷轴向间距的极限作用距离L_(lim)=2.0 mm;d/t≥0.6 mm时,极限作用距离L_(lim)2.0 mm;腐蚀缺陷越长,腐蚀缺陷之间交互作用越小,极限作用距离也越小。选取胜利油田8条注水管道为计算实例,可得管道的剩余寿命在1～5年范围内,其中2号和6号管道较为危险,在实际运行中应该加强关注和管理。     

金属塑性变形有限元模拟中的约束处理算法

此文提出了适用于金属体积成形过程有限元模拟的约束处理算法.该算法分为三部分.首先,将整个变形域上的节点分为潜在接触节点和非接触节点,分别建在立以节点位移为变量的子系统刚度方程.然后,以潜在接触节点的子系统为对象,确定每个节点与模具的接触状态,对实际接触摸具节点施加位移约束和摩擦条件,并求解耦合了位移约束和摩擦条件的刚度方程.第三,将上述求解的位移结果回代到非接触节点的子系统中,得到剩余节点的位移值.因此,整个系统的位移场以及应变、应力分布亦可确定.该算法的优点在于,将大系统分解为小系统分开求解,使每次求解的变量数目减少,从而可以处理较大规模的工程问题;只对含接触节点的子系统施行坐标变换、约束处理等,提高了有限元计算的效率;将位移约束、摩擦条件直接耦合到子系统中求解,当N—R迭代收剑时,力平衡条件与几何约束条件同时得到满足,从而保证了各控制方程之间的相容性,有利于提高迭代收敛速度和计算稳定性.     

基于膨胀及强度劣化效应的玉园隧道失稳机理研究

针对玉园隧道洞口段的变形失稳现象,采用现场调查、监控量测、室内试验和数值计算等方法,开展了玉园隧道变形失稳的机理研究。首先,隧道穿越黏土层的相关物理、力学及水理试验揭示,特殊的地形地貌、赋水条件、黏土的矿物组成及结构形式不但导致隧道围岩的吸水能力较强,呈中等膨胀性,而且降雨增湿条件下隧道围岩含水率增大导致其抗剪强度显著减弱,黏土的以上特征是隧道变形失稳的内在原因;其次,基于有限差分软件FLAC^3D及编制的FISH程序,应用温度场模型完成了降雨过程中非饱和膨胀土的湿度场计算,实现了降雨增湿过程中考虑围岩膨胀及强度劣化效应的隧道支护结构动态响应特征的数值计算,不但揭示了隧道洞口段施工过程中发生的地裂缝、地表塌陷、洞内大变形及坍塌等失稳现象的成因,而且得到隧道支护结构位移及应力随围岩含水率的变化规律,故强降雨是隧道变形失稳的“导火索”。其相关的研究方法及成果可供类似工程借鉴。     

电除尘器结构对除尘效率影响的数值分析

为了得到电除尘器结构对除尘效率的影响,基于Fluent进行数值计算,分析了除尘效率随不同电极线数、不同极板间距、不同极线间距和不同极线偏离距离的变化情况,得到,电极线越多,除尘效率越高,电压越高,电极线对效率的影响越明显;电极线间距存在一个最佳值,使得除尘效率最高;极板间距增大,使得颗粒沉降需要更长时间,不利于除尘;低速时(0.3 m/s),离子风有利于颗粒沉降,电极线的偏置使离子风的双螺旋变成单螺旋结构,更多的颗粒从线板距大的一侧流过,当电极线下移7.5 mm时,平均场强最大,除尘效率最高。     

富水黄土隧道围岩大变形控制技术研究——以银百高速甜永段榆林子隧道为例

富水黄土隧道开挖施工过程中会出现隧道围岩大变形、初期支护结构破坏等工程灾害。以银百高速甜永段榆林子富水黄土隧道为依托,对该富水黄土隧道围岩变形特征进行了现场监测与分析,利用MIDAS-GTS-NX有限元分析软件对大管棚+超前注浆小导管支护、基底旋喷桩支护、拱脚钢管桩+基底旋喷桩支护、帷幕注浆加固4种加固措施对榆林子富水黄土隧道围岩加固及变形控制效果进行了数值模拟,结合该富水黄土隧道围岩变形特征现场监测与对比分析,讨论了经帷幕注浆加固的榆林子富水黄土隧道的加固效果。结果表明：榆林子富水黄土隧道围岩的变形大致可分为变形快速发展—变形持续发展—变形稳定3个阶段,隧道围岩变形值可利用指数函数模型进行预测;4种加固措施可有效地减小隧道围岩变形量达20.1%～86.5%,Boltzmann函数能够有效地预测隧道围岩的先前变形;4种加固措施对于隧道支护结构的受力情况也有明显的改善,加固后隧道仰拱填充层最大主应力减小了18.2%～35.3%,隧道初衬最大主应力减小了33.7%～76.8%;从4种加固措施的加固效果来看,帷幕注浆加固措施对于该富水黄土隧道变形及结构受力情况的控制效果最佳。该研究结果可为富...     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。