地表载荷对硬岩区埋地管道应力应变影响分析

为研究地表载荷对硬岩区埋地管道力学性能的影响,建立了管-土耦合三维数值模型,分析了地表载荷大小、作用面积、管道压力、管道径厚比及回填土弹性模量对管道应力分布、塑性应变、椭圆度的影响。结果表明:地表压载作用下,高应力区首先出现在管道顶部且呈椭圆形;随着地表载荷及其作用面积的增大,管道高应力区逐渐扩大,管道截面左右两侧也出现应力集中;随着回填土弹性模量、管道壁厚及内压的增加,管道顶部高应力区及最大等效应力均减小。塑性应变首先出现在管顶,且塑性区随地表载荷、载荷作用长度增加而增大,随回填土体弹性模量及管道壁厚增大而逐渐减小;当内压为0~4MPa时,管道塑性应变及塑性区随内压的增大而减小。管道椭圆度随回填土体弹性模量、管道内压、壁厚增加而逐渐减小,随地表压载增大而增大。     

渗透压力作用下岩石三轴压缩过程变形特性分析

为研究渗透压力作用下岩石承载过程中的变形特性,采用GDS-VIS三轴流变仪对红砂岩开展渗透压力作用下的三轴压缩试验,研究各渗透压力作用下偏应力加载过程中岩石轴向应变、径向应变和变形模量的变化规律。结果表明:随渗压增大,岩石峰值应力减小,岩石破坏时对应的轴向应变的变化幅度较小,而径向应变的变化幅度则较大;随渗压增加,岩石对应的各承载阶段的变形模量相对减小,最大变形模量也出现不同程度的降低,同时最大变形模量对应的轴向应变有后移趋势;随偏应力增加,变形模量逐渐增大,并在弹性变形阶段后期出现最大值,整个过程中轴向应变逐渐增加,径向应变则在变形模量最大值出现后才明显增大,说明与轴向应变相比径向应变更能够反映出岩石承载过程变形模量的减小和强度的降低。研究结果为探讨类似岩石渗透压力作用下的变形和强度特性提供参考。     

温度变化对煤系砂质泥岩三轴压缩力学特性的影响

为分析温度对煤系砂质泥岩力学参数的影响,利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对煤系砂质泥岩在25~55℃下三轴压缩试验的力学特性进行了研究。结果表明,在试验温度范围内不同温度下煤系砂质泥岩的力学特性有一定程度的差异。随温度升高,峰值应力整体上呈降低趋势;峰值应变在20~40℃逐渐增大,在40~55℃减小;弹性模量随温度升高,在20~35℃逐渐减小,在35~55℃逐渐增大;变形模量随温度升高,在20~45℃逐渐减小,在45~55℃逐渐增大。     

城市生活垃圾变形特性影响因素的试验研究

为了进一步研究城市生活垃圾(MSW)的长期变形特性,探讨初始孔隙比、易降解有机物质量分数和降解条件对其变形特性的影响,采用自主研制的压缩～降解仪,进行了多种工况下MSW的蠕变变形试验.结果表明,荷载水平较低时,初始孔隙比越小,孔隙比随竖向荷载减小的速率越快;当密实到一定程度时,孔隙比随荷载的增加有趋于稳定的趋势.易降解有机物质量分数越大,MSW的压缩模量越小,变形量越大.在竖向应力较小时,降解条件对MSW的变形特性影响不大;当竖向应力较大时,降解条件对MSW的变形特性有显著的影响.MSW的变形是应力与降解耦合作用的结果,降解引起的变形要靠应力作用才能实现,同时降解对MSW试样的压缩模量有较大的影响,并且影响MSW的应力状态.因此,初始孔隙比、降解条件和易降解有机物质量分数不但对MSW的最终变形量有较大的影响,同时对MSW沉降变形过程也有显著的影响.     

地表夯击载荷作用下埋地管道力学分析

为研究地基强夯作业中夯击载荷对埋地管道力学性能的影响,基于有限元原理建立了夯锤-管道-围土耦合三维模型,分析了夯击过程中管道截面变形及所受冲击力变化规律,研究了管道壁厚、夯击速度、夯锤体积对管道应力、应变及变形的影响规律。结果表明:夯击载荷下的管道所受冲击力为脉冲型,且随时间推移逐渐降低为0,最大冲击力随管道壁厚、夯击速度、夯锤体积增大而增大;管道最大等效应力、高应力范围及最大等效塑性应变随壁厚增加而减小,但随夯击速度或夯锤体积增大而增大;随着夯击速度、夯锤体积增大,管道截面变形率（椭圆度或凹陷率）逐渐增大,但其随壁厚增加而减小。     

深厚软土地区大桥群桩沉降现场监测分析

为准确预测高速铁路沉降量,严格控制高速铁路沉降,达到高速铁路的平顺性标准,以某一软土地基高速铁路桥梁墩台为监测对象,采用液位-单点联合自动监测法对天津某特大桥沉降进行了长期观测。实测数据分析显示,单点沉降计布置合理的情况下能准确确定压缩层厚度。与现有规范的压缩层及沉降进行对比分析,结果表明,《公路桥涵地基与基础设计规范》误差最大,压缩层厚度比实测值大141.1%,沉降量比实测值大182.9%;按上海市《地基基础设计规范》得到的沉降量计算值比实测值大4.0%;按《建筑桩基技术规范》得到的应力比为10%,沉降量计算值比实测值大8.9%。与液位沉降计测得的总沉降相比,《铁路桥涵地基和基础设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》计算的沉降值偏大,其余规范计算的沉降值均偏小。从可靠性和安全角度考虑,建议采用以10%应力比为条件的"应力控制法"计算压缩层厚度,采用铁路规范方法计算高速铁路深厚松软土层的桥梁桩基总沉降。     

长江三角洲区域性软土路基沉降特性研究

为研究长江三角洲区域性软土路基的沉降特点,对长三角地区滨海相软土的沉积环境、地层分布特点和工程特性进行了系统分析。基于研究区内典型软土地段高速公路软基沉降的观测数据,研究了该地区软基沉降的变化规律,分析了场地工程地质条件和填土高度等因素对软土路基沉降的影响。结果表明:长三角地区海相软土地层与陆相地层相互交叠,海相软土具有高压缩性、低强度和较强的结构性;软基沉降曲线有3种类型,沉降量随硬壳层厚度减小、软土层厚度增加而增加,不同软土路基处理路段的沉降特点具有显著差异。     

地基沉降对石油储罐象足屈曲的影响

为优化大型石油储罐的抗震设计,针对大型非锚固外浮顶储罐,综合考虑地基、非锚固罐底、变壁厚、抗风圈等几何结构和材料特性等因素,采用有限元分析(FEA)法构建储罐全模型,分析地基沉降对罐壁象足屈曲临界载荷的影响;基于Fourier变换,通过若干阶谐波组合的形式模拟储罐地基沉降,分析地基谐波沉降前后储罐的径向变形、屈曲模态与屈曲强度,探明储罐地基单次谐波沉降的谐波次数、谐波幅值、谐波的波峰与波谷对象足屈曲临界载荷的影响。结果表明:地基谐波沉降在不同程度上降低了油罐的象足屈曲临界载荷。储罐象足屈曲临界压应力随地基谐波沉降幅值的增大而减小;相同沉降量下,随着谐波次数的增大,储罐抗屈曲的能力越来越弱。     

素土挤密桩处理超高填方下深厚湿陷性黄土地基的试验研究

以某民用机场工程为背景,选取该机场拟建场区85 m黄土高填方所在位置作为试验区,开展素土挤密桩处理地基的试验研究.采用桩体动力触探试验、桩问土室内土工试验及现场载荷试验对处理后的地基进行检测,分析了各小区试验前后土体孔隙比、干密度、压缩模量、动力触探击数等物理力学参数的变化规律,得到了处理后的土体变形模量、地基承载力特征值及其对应沉降量.结果表明,采用素土挤密桩处理后湿陷性黄土地基桩体密实性较好,单桩承载力特征值较低,只有70～75 kPa,而单桩复合地基承载力特征值为240 kPa,与本区黄土承载力特征值相比有较大提高.处理后的地基土层干密度、孔隙比与处理前的平均参考值相比,基本没有变化,而压缩模量增幅较大,桩间土的湿陷性消除.桩间距越小,地基土的处理效果越佳,但处理效果受桩间距影响不显著.研究表明,采用冲击沉管或振动沉管工艺施工素土挤密桩,抱管及塌孔现象严重,工效不佳.施工工艺及参数应根据工程特点合理选择,才能同时满足地基承载力及施工工效的要求.     

公路交通桥头跳车成因探讨

对某市40座现有桥梁桥头损伤进行了调查,结果表明35%以上的桥头存在中等以上跳车现象。用有限元软件对桥头路基建模分析表明,桥头后背填土与路面结构间存在脱空,埋设压力盒对桥头路基应力的监测表明桥头后背填土横向应力随路面荷载增大而减小,说明桥台结构和桥台后背填土间存在分离现象,造成路面结构在桥台处弯曲破坏,形成开裂和沉陷,引起车辆通过时发生跳车。     

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。研究结果表明：改进后的计算方法能反应出浸润曲线以下土层所受附加应力的衰减效应;地面沉降受侧摩阻力的约束作用主要局限于1倍的最大水位沉降范围内;弦线模量计算得到的沉降值精度高于规范算法,能够较好地预测黄土地区降水期间坑周地面沉降量。研究结果可为计算类似黄土深基坑潜水层降水诱发地面沉降提供参考。     

Settle3D软件在半填半挖黄土路基变形分析中的应用*

为揭示半填半挖黄土路基的变形规律及其影响因素,为高填方黄土路基稳定性的评估提供科学依据。以国道G310典型半填半挖黄土路基为例,运用Settle3D软件对不同工况条件下的黄土路基进行精确建模与系统分析。结果表明:自然条件下路基左右侧沉降量差别不大,而降雨条件下原状黄土侧的沉降大于压实黄土侧的沉降,土层交界处沉降差异显著;降雨条件下中心点的沉降曲线在原填土交界处发生转折,表明压实效果显著;各施工阶段间沉降量差值呈非线性减小趋势,但降雨条件下的稳定时间更长。因此施工中控制路基压实度和采取合理的路基防水排水措施非常重要。     

广三高速公路扩建工程中桩承式加筋路堤的现场试验

结合广三高速公路扩建工程,对素混凝土桩和PHC管桩桩承式加筋路堤工作性状开展现场试验调查,在路堤填筑中以及填筑完成后对路基沉降、孔隙水压力以及深部水平位移进行监测和分析,试验结果表明:当软土厚度小于18m时,采用桩径为50cm的C15素混凝土桩,打穿软土层,桩中心间距1.8 -2.0m,平面呈三角形布置,桩帽采用C30混凝土浇筑成尺寸为1m×1m×0.4m的面板,拓宽路基孔隙水压力变化与填土高度和桩的龄期有关,路基工后沉降得到了有效控制;当软土厚度超过18m时,采用桩径为30cm,桩壁厚7cm的PHC管桩,按照桩中心间距2.5-3.0m间距呈正方形布置,桩帽采用设置双层钢筋的C30混凝土浇筑成尺寸为1.5m×1.5m ×0.4m的面板,路堤填筑完成后预压期内路基孔隙水压力基本未发生变化,路基几乎未发生侧向位移,路基剩余沉降很小,可以节省预压时间,尽早开展路面结构层施工,开放交通.     

不同瓦斯压力下煤体力学特性试验研究

为研究瓦斯对煤体力学特性的影响,设计不同瓦斯压力条件下煤体单轴压缩试验,研究煤样力学参数及变形特征随瓦斯压力的变化趋势,探讨瓦斯对煤体力学性质的影响机制,得出单轴压缩下煤样力学参数,并记录煤样的破坏形态.研究结果表明:随瓦斯压力增大,应力-应变曲线压实阶段增大,弹性阶段缩小,失稳破坏后曲线缓慢下降,抗压强度和弹性模量单...     

旧路改造工程路堤稳定性安全监测方案设计

本文从旧路改造工程的特点出发,通过室内实验获取土力学参数并对沉降量进行预测计算.利用沉降仪、测斜管、孔隙水压力计、土压力盒等多种测试仪器,选取有代表性的观测断面,对经过土工格栅加筋处理的软土地基进行了高路堤施工期间的沉降与稳定观测,并提出适合工程特点的控制标准.从而达到控制路堤稳定、检验填筑质量、控制差异沉降、为路面施工提供技术支持的目的.     

劈裂拉伸条件下大红山铜矿矿岩变形特性的试验研究

对大红山铜矿的3种岩石的试样进行了劈裂拉伸(巴西法)试验和单轴压缩试验,研究了岩石的变形特性。劈裂试验中在试样中部相互垂直的方向上粘贴了电阻应变计测量试样的变形。结果表明,在劈裂试验条件下,两种岩石均出现垂直于加载轴线方向所获得的拉伸弹模小于平行于加载轴线方向所获得的压缩弹模的现象。与单轴压缩下试样出现破裂、扩容的破坏特征相比,劈裂拉伸下试样的变形特征为接近峰值时变形曲线斜率会逐渐降低,达到峰值应力后则很快出现数值很大的拉伸变形,直至试样破坏。劈裂拉伸循环加卸载试验发现,大多数试样的拉伸卸载变形大于加载变形,致使残余变形的数值为负值,称之为反向残余变形。此现象与连续介质变形行为的预期不符,至今未见类似报道。反向残余变形是否具有普遍性及其影响,应该开展更多研究。     

水力压裂诱发断层活化失稳概率分析

为评估非常规油气开采过程水力压裂诱发断层活化失稳风险,基于新库仑稳定函数,通过编程求解诱震概率,分析不同诱因下断层稳定性和失稳风险。结果表明:孔隙弹性剪应力、孔隙压力和差异压实共同作用,是断层活化失稳重要诱因。当孔隙弹性剪应力介于6~10 MPa时,断层失稳概率高达68.9%,其增幅率越大,诱发远区断层失稳风险越高。孔隙压力增量超过3 MPa,对于定向不良断层极为不利;断层倾角和落差越大,差异压实作用越显著。     

新建草莓沟2号隧道近接下穿既有隧道施工安全影响分析

为探明新建草莓沟2号隧道近接下穿施工对既有盘道岭隧道整体结构的安全影响,基于Peck公式和温克尔弹性地基梁理论建立数值模型,对既有隧道受下穿施工影响的变形沉降和应力增量变化进行研究.结果表明:既有隧道结构在下穿隧道施工的影响下产生竖向和横向位移,且横向位移变形较竖向更为明显,结构的最大沉降量为1.33 mm,远小于沉降...     

黄土湿陷过程下埋地油气管道力学行为有限元模拟

针对黄土遇水后湿陷产生陷穴并引起埋地管道悬空这一过程中管道的力学行为,以基于弹塑性地基的黄土湿陷区悬空管道力学模型为基础,从湿陷原因和机理出发,建立三维有限元实体模型,模拟了土体湿陷过程和沉降变形,模拟计算结果与理论值和实测值进行了比对验证;进一步的计算和回归分析得到了管道最大位移、最大von Mises应力与地表土体湿陷沉降量的变化规律,同时也得到了最终湿陷情况下管道的von Mises应力分布和湿陷区范围的影响。结果表明:土体湿陷沉降是管道和土体共同作用的结果,湿陷前期管道与土体一起运动,位移和应力增加较快,而管道下方土体脱离管道产生陷穴后则增长较慢;管道最大位移和土体湿陷沉降量间呈对数函数关系,而管道最大von Mises应力和土体湿陷量呈指数函数关系; 湿陷区管段向下弯曲变形会在3个位置形成应力集中区,湿陷区范围增大会引起管道应力和变形的明显增加,且3个区域的最值分布有所不同。     

有约束应力高温全过程后混凝土轴压力学性能试验研究

采用高温抗压试验炉进行了有约束应力作用下混凝土在经历升温、降温及冷却全过程作用后的轴压力学性能试验研究,主要研究约束应力水平和温度等级对升降温及冷却全过程中的混凝土高温变形特性与高温后混凝土强度、弹性模量和应力-应变关系等性能的影响规律。结果表明:约束应力使混凝土产生明显的残余压缩变形,且对高温后混凝土抗压强度和弹性模量有显著影响;无约束应力高温后混凝土的抗压强度随着温度的升高经历低温衰退、强度恢复、高温衰退3个阶段,n≤0.4时有约束应力混凝土也表现出相同的规律;约束应力可提高高温后混凝土的弹性模量,但其值仍明显低于常温弹性模量;有约束应力高温全过程后混凝土破坏突然,明显变脆。