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.     

高速公路碰撞能量衰减装置设计与力学性能分析

为有效降低高速公路上车辆与护栏碰撞事故,提高高速公路交通安全性,基于能量衰减装置变形过程中应具有恒定承载力、稳定的破坏模式等性能要求,设计了一种八边薄壁型能量衰减装置。理论分析推导出能量衰减装置的峰值载荷公式,数值模拟研究了装置的力学性能及其影响因素。研究结果表明:能量衰减装置具有恒定承载力、稳定的变形破坏模式和载荷波动性,其几何参数对冲程效率和载荷波动系数性能指标无影响;能量衰减装置的压溃峰值载荷、能量吸能和平均压溃载荷指标随长度和壁厚的减小而减小,压溃峰值载荷、平均压溃载荷指标随边长增加而减小。     

城镇燃气埋地含缺陷聚乙烯管道应力分析

建立了埋地含缺陷聚乙烯管道模型,应用有限元方法计算管道的应力和变形量,分别考虑管道内压、地面载荷和管道缺陷深度变化对管道应力和变形的影响。研究结果表明,管道最大应力随管道内压的增大而增大;随地面载荷的增加呈先减小后增大趋势;随管道缺陷深度增大而增大。管道变形量随内压增大而增大,但增长较小;随地面载荷增大而增大,增长较大;管道缺陷深度只对管道缺陷处变形量有影响。研究结果为确定城镇燃气聚乙烯管道工作能力提供了理论依据。     

冻融循环作用下尾矿砂抗剪强度和变形特性研究

为探究冻融循环后尾矿物理力学特性的变化特征,使用高低温试验箱和应变控制式三轴剪力仪对处于不同初始条件下的尾矿砂进行不排水不固结试验,揭示了尾矿砂的抗剪强度参数、不同围压条件下的变形模量与冻融循环次数、含水率之间的关系。结果表明:相同含水率条件下,随冻融循环次数增加,尾矿砂黏聚力先减小后趋于稳定,内摩擦角先增大后减小,围压100 k Pa和200 k Pa时变形模量逐渐减小,围压300 k Pa时变形模量呈现先减小后缓慢增大的趋势;相同冻融循环次数条件下,随尾矿砂含水率增加,其黏聚力先增加后减小、内摩擦角不断减小;不同围压条件下变形模量在总体上均呈现出不断减小的变化趋势,围压200 k Pa时变形模量总的衰减量最大,100k Pa次之,300 k Pa最小。     

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。     

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。     

公路改扩建导致新老路基差异沉降的因素分析

基于有限差分原理建立了三维有限元数值计算模型,对公路改扩建中导致新老路基差异沉降的因素进行探讨。结果表明,公路拓宽部分的沉降明显高于老路的沉降,且在新老路结合部位沉降发展最显著。路面的竖向沉降随公路拓宽宽度增加而增加,随新路基弹性模量增加而减小,随新地基土压缩模量增加而减小。其中拓宽宽度和新地基土压缩模量对路基表面沉降影响较大,新路基土弹性模量对路基表面沉降影响较小。这表明新地基土受到的压应力和新地基土压缩模量是影响路面差异沉降的主要因素。工程上可以着重从降低对新地基土的压应力和提高新地基的压缩模量两个角度来降低路面的差异沉降。     

高瓦斯孤岛工作面预抽钻孔封孔工艺优化研究

针对王坡煤矿高瓦斯孤岛工作面预抽钻孔封孔质量差、抽采效果不理想的问题,基于围岩裂隙演化钻孔封堵原理,采用数值模拟和现场指标测试相结合的方法对巷道围岩应力场分布进行分析,进而确定了3210孤岛工作面抽采钻孔的合理封孔段深度为距煤壁15 m,并考虑距煤壁3 m范围内煤体破碎严重的问题,将原“两堵一注”封孔工艺优化为“三堵一注”封孔工艺。针对两种封孔工艺开展了现场抽采钻孔封孔试验,在60 d的抽采监测期内,优化工艺试验钻孔的平均甲烷体积分数为47.19%,较原有封孔工艺的平均甲烷体积分数高15.90%。现场试验结果表明,数值模拟与钻屑指标测定法综合确定合理封孔深度是科学有效的,抽采钻孔的封孔质量得到明显改善,抽采效果显著提高。     

刚性桩复合地基的理论、实测与安全性研究

科学合理的设计理论是工程安全性和经济性的保障,现场监测是确保工程安全和质量最有效的手段。本文以提高刚性桩复合地基工程的安全性为目的,围绕关乎建筑物安全的“沉降量”等参数指标,从设计理论与试验监测两个方面开展研究。本文完善了刚性桩复合地基的设计理论,通过现场监测试验取得了第一手的数据资料,可作为今后类似工程的设计和施工参考。本研究为进一步提高刚性桩复合地基的安全性提供了理论和实践保障。     

深部沿空留巷底板受力及变形特征分析

针对深部沿空留巷软岩底板大变形控制难题,通过理论研究建立了充填体承载力学结构模型。研究认为:大结构的运动以"给定变形"的方式进行控制,沿空留巷巷旁充填体要具有一定可缩性与切顶强度,可采取"补偿机制",充分利用顶板煤体及软岩、底板软岩、预留变形等让压控制方法,维持沿空留巷整体结构稳定;底板同时承受高水平应力及压膜效应顶板载荷传递作用产生了充填体在软岩底板中的下陷及底鼓特征,且充填体承压偏载,实体煤帮与充填体两侧同样呈偏载特征,深部软岩底板沿空留巷底鼓呈分区特征,因留巷两帮载荷集度不同,底鼓呈现一定的偏态特征。     

预制桩施工对周围环境影响的试验研究及保护措施

采用模型试验,基于3×3预制群桩,模拟了预制桩的施工过程,研究了周围土体变形和孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,沉桩过程中,桩区内外地表土体水平变形和隆起变形表现出不同的变化规律,孔隙水压力是不断增大的,桩底孔压大于桩身中部孔压,在桩区外,孔隙水压力随着径向距离的增加呈指数减小。就影响范围而言,预制桩施工的影响范围达到1倍桩长左右。试验结果对软土地区预制桩施工具有实践意义和指导价值。     

内压、弯矩组合载荷作用下未焊透管道的安全评价方法研究

未焊透缺陷是压力管道焊接接头常见的一种缺陷,严重时可导致管道的承载能力明显降低,进而引发严重的安全事故。为了研究未焊透缺陷对管道安全性的影响,提出了采用非线性有限元分析方法,对含未焊透缺陷压力管道的影响因素进行简化,通过研究其极限内压和极限弯矩随未焊透深度、环向长度等影响因素的变化规律,进一步获得了单一载荷作用下的含未焊透缺陷压力管道的极限载荷估算公式和极限载荷曲线簇。最终在试验验证基础上建立一种未焊透管道的安全评价方法,并通过试验验证结果表明该方法可用于含缺陷工业管道的安全评定是可行的。     

有效应力对煤体力学特性影响试验研究

为揭示煤与瓦斯突出灾害机理,综合考虑地应力和瓦斯压力对煤体力学特性的影响,采用有效应力进行分析。在不同围压、不同瓦斯压力条件下进行煤体受载破裂试验,综合分析围压、瓦斯压力和有效应力对煤体力学特性影响。结果表明:围压载荷使煤体抵抗变形能力变强,瓦斯压力载荷使煤体抵抗变形能力变弱;有效应力相同时,煤体压密效果相同,只受到围压作用的煤体单轴抗压强度高、弹性模量低,达到峰值应力后抵抗变形能力强;同时受到围压载荷和瓦斯压力载荷,且有效应力相同时,煤体压密阶段和弹性变形阶段具有相同的压密效果、弹性模量和单轴抗压强度。对井下煤体进行有效应力分析,可以简化力学模型,为分析井下煤岩力学状态提供方法。     

火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱 力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后圆钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱的非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后剩余承载力和轴压刚度进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行比对分析。分析了升温时间、截面直径、材料强度、骨料取代率、含钢率和配筋率等参数对火灾后剩余承载力和轴压刚度的影响规律。结果表明:升温时间和截面直径是影响火灾后试件剩余承载力和轴压刚度的主要因素;提出了该类试件火灾后剩余承载力和轴压刚度的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。     

含腐蚀凹陷压力管道极限载荷数值分析

为评估含腐蚀缺陷的凹陷压力管道的安全性,用有限元弹塑性分析法,建立管道数值计算模型。研究管道缺陷长度、深度、宽度、压头直径、下压深度和初始内压等敏感性参数对含腐蚀凹陷管道极限载荷的影响。基于PCORRC法,推导多因素失效评价公式基本形式。用非线性回归分析法,拟合公式中的待定系数。结果表明,除缺陷宽度外,其余因素对极限内压影响较大;随缺陷深度、下压深度和初始内压的增大,极限内压均呈减小趋势;压头尺寸与缺陷长度相对大小不同,极限内压变化规律存在差异;失效评价公式计算值与数值模拟结果吻合度较高,相对误差较小。     

含体积缺陷隔水管安全区间研究

为保障隔水管在海上安全作业,需要对含缺陷隔水管进行安全评估,使其在作业过程中不发生压溃、泄漏、断裂等安全事故。基于弹塑性线性硬化模型及Von Mises屈服准则,考虑拉弯内压载荷和缺陷几何尺寸的影响,建立含体积缺陷隔水管的三维有限元计算模型,分析含体积缺陷隔水管在复合载荷作用下的力学特性和安全作业区间,评价隔水管的安全性。结果表明:缺陷深度越大,含缺陷隔水管越易达到屈服;隔水管安全作业区间随着缺陷深度的增加而减小;较大的内压载荷会明显减小含缺陷隔水管安全区间范围,但是内压载荷较小时,缺陷深度对隔水管安全区间范围影响较小;弯矩载荷过大时,隔水管安全区间所承受的极限轴向载荷明显下降,但所承受的极限内压载荷变化不大。     

起重机静载试验时悬臂牛腿的承载计算

<正>钢结构厂房在现代化工厂厂房设计中得到了广泛的发展和应用,单梁起重机依靠钢结构厂房立柱柱身设置的悬臂牛腿来支撑。起重机械性能试验中的静载荷试验的方法一般是:起吊额定载荷,离地面100～200mm,逐渐加载至1.25倍的额定载荷,悬空不少于10min,卸载后检查永久变形情况,重复3次后不得有永久变形……。在实际的检测检验工作中,经常会遇到"钢结构厂房的立柱牛腿是否能够承受起重机的最大轮压","检测检验及试验的过程中对钢结构厂     

基于正交试验砂土地层基坑稳定性参数敏感性分析

为提高砂土地层中基坑开挖工程参数设计的合理性,确保基坑开挖的稳定和安全,采用正交试验方法研究在砂土层中基坑深度、地下水位、围护结构插入比、土体加固系数、钢支撑数量和支挡强度共同作用下对支挡水平位移、地表沉降值和坑底隆起值等基坑稳定性指标的影响,通过对试验结果的分析确定各因素对指标影响大小的排序,由进一步方差和参数敏感性...     

气体钻与泥浆钻全井段套管磨损对比研究

套管磨损会降低套管的抗挤强度和抗内压强度,造成套管柱变形、挤毁和泄漏等事故。为了对比气体钻与泥浆钻全井段套管磨损情况,建立了三维井眼中钻柱接触力计算模型;将基于能量损失的线性"磨损—效率"模型与月牙形磨损模型相结合,建立了全井段套管内壁磨损深度的预测模型;通过开展空气和泥浆环境套管磨损实验,获得了套管磨损系数;利用建立的模型和实验获得的参数进行了实例计算和分析,对比了气体钻和泥浆钻后套管的磨损深度。研究结果表明:气体钻井造成的全井段套管磨损量略比泥浆钻井大,但套管磨损严重的位置发生为狗腿度较大的井段。建立的预测模型和计算结果可为气体钻水平井套管磨损分析及套管完整性评价提供理论依据和工程参考。     

鸡冠咀矿区岩体力学参数的确定及数值模拟反演分析

岩体力学参数作为矿井工程设计和施工的基础和依据，其选取的合理性对于预测矿山稳定性及后续支护都有重要意义。以鸡冠咀矿山巷道为主要研究对象，在室内外试验既得数据的基础上，根据正交试验与拉格朗日差分法(FLAC^3D),计算模拟出不同组合下的巷道变形，并开展水平极差分析确定各参数对巷道沉降影响的显著性，最后进行参数反演得出其力学响应规律。结果表明：内摩擦角、弹性模量和黏聚力对巷道围岩变形的影响依次减弱；采空区底板的上浮位移、浅部岩体的下沉位移均随开采深度增加逐步增大。