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重载码头堆场CFG桩网复合地基离心模型试验研究

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海洋工程 2024年第1期42卷 158-164页

作者：周春儿董华钢王年香徐光明顾行文任国峰广东省航运规划设计院有限公司广东广州510050 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210029 水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

CFG桩网复合地基广泛应用于处理软土地基。采用土工离心模型试验研究某码头堆场超大荷载下CFG桩网复合地基的变形和桩土应力特性,试验模拟了地基、CFG桩、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下复合... 详细信息

CFG桩网复合地基广泛应用于处理软土地基。采用土工离心模型试验研究某码头堆场超大荷载下CFG桩网复合地基的变形和桩土应力特性,试验模拟了地基、CFG桩、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下复合地基表面变形、桩顶轴力、桩间土压力、桩土应力比的变化规律。试验结果表明,复合地基的沉降速率在稳定控制标准之内,沉降量满足堆场使用要求,防尘网基础和轨道梁基础水平位移和沉降均很小,桩土应力比为25.2~43.8,CFG桩网复合地基在350 kPa荷载作用下是稳定安全的,达到了预期加固效果。

关键词： CFG桩复合地基软土地基桩土应力重载码头离心模型试验

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离心模型试验中土的渗透相似性研究

岩土工程学报 2022年第S2期44卷 66-70页

作者：王年香任国峰顾行文南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 水文水资源与水利工程国家重点实验室江苏南京210029

离心模型试验中固结与孔隙水压力扩散问题的时间比尺关系t_(p)/t_(m)=n^(2)正确与否,归根结底就是离心模型试验中土的渗透系数随离心加速度是怎样变化的?推导了离心模型渗透相似理论,通过离心模型渗透试验,研究了土的渗透系数随离心加... 详细信息

离心模型试验中固结与孔隙水压力扩散问题的时间比尺关系t_(p)/t_(m)=n^(2)正确与否,归根结底就是离心模型试验中土的渗透系数随离心加速度是怎样变化的?推导了离心模型渗透相似理论,通过离心模型渗透试验,研究了土的渗透系数随离心加速度的变化规律。试验结果表明,渗透系数随加速度的增加而线性增大,离心模型试验渗透符合达西定律,模型渗透系数与原型渗透系数之比k_(m)/k_(p)随加速度成比例线性增大,比例系数≈1,从而验证了离心模型试验渗透系数比尺为η_(k)=1/n。研究成果对离心模型试验具有重大理论和应用价值。

关键词：渗透相似性达西定律比例系数渗透系数比尺离心模型试验

旱涝急转下斜墙坝险情孕育及灾变过程离心模型试验研究

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岩土工程学报 2023年第10期45卷 2100-2109页

作者：叶伟马福恒胡江李子阳顾行文南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所江苏南京210029 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029

长历时、高强度干旱后遭遇极端暴雨诱发旱涝急转工况,为探究旱涝急转工况对上游黏土防渗体土石坝的致灾机理,首先基于土样试验,研究了影响黏土干缩裂缝扩展的关键因素,分析了干缩裂缝萌生、扩展演化过程;随后通过离心模型试验,明晰了旱... 详细信息

长历时、高强度干旱后遭遇极端暴雨诱发旱涝急转工况,为探究旱涝急转工况对上游黏土防渗体土石坝的致灾机理,首先基于土样试验,研究了影响黏土干缩裂缝扩展的关键因素,分析了干缩裂缝萌生、扩展演化过程;随后通过离心模型试验,明晰了旱涝急转下黏土防渗体缺陷产生至诱发工程失事的演进行为。研究结果显示,土体高初始含水率虽能限制干缩裂缝的产生,但也会在裂缝出现后造成土体内部出现高水势梯度,从而加快裂缝发育。离心模型试验中旱涝急转第一阶段的干旱过程使得黏土防渗体土体基质渗透性明显降低,但干旱引起的干缩裂缝减小了黏土防渗体有效渗径,削弱了黏土防渗体防渗性能;第二阶段的极端降雨造成库水位快速增长,导致含裂缝黏土防渗体发生了水力劈裂,裂缝贯穿防渗体使其完全丧失防渗性能。研究成果厘清了黏土斜墙坝材料性能改变-裂缝孕育险情-降雨触发灾变的旱涝急转工况致灾路径。

关键词：旱涝急转裂缝演变险情孕育水力劈裂灾变路径

装配式驳岸结构水平承载特性离心模型试验研究

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岩土工程学报 2022年第S2期44卷 97-100页

作者：顾宽海陆敏彭玮任国峰顾行文中交第三航务工程勘察设计院有限公司上海200032 上海城投航道建设有限公司上海200032 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 水文水资源与水利工程国家重点实验室江苏南京210029

某航道拓宽浚深工程中,采用了一种装配式新型驳岸结构。针对结构受船舶临时停靠或意外碰撞的工况,开展了离心模型试验,研究水平荷载下结构的工作性状,揭示新型结构的工作机理,为工程设计和建设提供技术支撑。试验结果表明,水平荷载作用... 详细信息

某航道拓宽浚深工程中,采用了一种装配式新型驳岸结构。针对结构受船舶临时停靠或意外碰撞的工况,开展了离心模型试验,研究水平荷载下结构的工作性状,揭示新型结构的工作机理,为工程设计和建设提供技术支撑。试验结果表明,水平荷载作用下装配式结构的工作机理较为复杂,首先是同层结构的榫式连接,使得该层结构某方块受水平荷载时与相邻方块联合工作;其次,方块顶部和底部的摩擦力,以及顶部的下凹设计,使得方块的水平荷载能够传递到上、下层方块;最后,上下层方块之间的荷载传递作用,与同层相邻方块的榫式连接荷载分摊作用,起到了耦合效果。这样的工作机理使得装配式结构能够将承受水平荷载分摊到多层、多块方块,有利于整体结构的稳定性。

关键词：装配式驳岸结构水平荷载离心模型试验工作机理稳定性

特高心墙坝岸坡接触黏土层变形特性离心模型试验研究

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岩土工程学报 2022年第S2期44卷 40-44页

作者：程瑞林慕洪友顾行文任国峰王年香中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081 武汉大学水利水电学院湖北武汉430072 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 水文水资源与水利工程国家重点实验室江苏南京210029

通过4组特高心墙坝岸坡接触黏土层离心模型试验,分析了岸坡不同位置处接触黏土与心墙在坝体填筑加载过程中的变形,以及变形在竣工后的发展情况。试验结果表明:接触黏土层与岸坡、心墙土体之间的相对变形较小,没有分离现象,变形协调性较... 详细信息

通过4组特高心墙坝岸坡接触黏土层离心模型试验,分析了岸坡不同位置处接触黏土与心墙在坝体填筑加载过程中的变形,以及变形在竣工后的发展情况。试验结果表明:接触黏土层与岸坡、心墙土体之间的相对变形较小,没有分离现象,变形协调性较好;上覆荷载引起接触黏土产生垂直岸坡的压缩变形和平行岸坡的剪切变形,压缩和剪切变形均随荷载对数线性增加,接触黏土始终处于压剪状态;变形随荷载的发展程度,在坝基坡度较缓时较小,坝基坡度较陡时较大,在坝基坡度变化处则介于两者之间;接触黏土层的变形在竣工后渐趋稳定。

关键词：特高心墙坝接触黏土变形特性离心模型试验变形协调

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特高心墙坝地震反应离心模型试验研究

岩土工程学报 2022年第S2期44卷 36-39页

作者：湛正刚韩朝军顾行文任国峰王年香中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点试验室江苏南京210024 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 水文水资源与水利工程国家重点实验室江苏南京210029

通过4组相同几何比尺、不同加速度比尺的土工离心机振动台模型试验,采用外延分析方法,研究了某特高心墙坝最大坝高断面在设计地震作用下的坝体地震反应、坝顶变形、地震破坏模式。试验结果表明:设计地震下坝顶地震加速度放大系数约为2.9... 详细信息

通过4组相同几何比尺、不同加速度比尺的土工离心机振动台模型试验,采用外延分析方法,研究了某特高心墙坝最大坝高断面在设计地震作用下的坝体地震反应、坝顶变形、地震破坏模式。试验结果表明:设计地震下坝顶地震加速度放大系数约为2.97~3.03;3次地震作用下坝顶的沉陷率分别约为0.41%,0.56%,0.64%;随着地震次数的增加,坝顶沉降也增加,但沉降增量迅速减小;心墙的沉陷量最小,且没有任何坍塌迹象,总体稳定;下游坝体受地震影响较小,仅观察到轻微沉陷;地震主要引起上游堆石料的沉陷,且主要发生在第1次地震,而后越来越小;3次地震过程导致上游堆石料沉陷至蓄水位附近;没有观察到明显的堆石滚落现象。试验揭示的破坏现象说明,需要对坝顶处的堆石料进行加固,避免心墙暴露。

关键词：离心机振动台外延分析特高心墙坝地震破坏模式

模型箱约束对大变形破坏离心模型试验影响初探

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岩土工程学报 2023年第2期45卷 232-242页

作者：徐光明王年香顾行文任国峰周春儿吴加武南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210029 水文水资源与水利工程国家重点实验室江苏南京210029 广东省航运规划设计院有限公司广东广州510050

离心模型试验需要模型箱盛放模型,模型箱壁边界的摩擦和法向限位约束必然影响到模型的位移变形性状特别是大变形破坏性状。采用大型平面应变模型箱开展了离心模型试验,尝试再现某散货码头堆场地基的大变形推移破坏现象,先后两次模拟了... 详细信息

离心模型试验需要模型箱盛放模型,模型箱壁边界的摩擦和法向限位约束必然影响到模型的位移变形性状特别是大变形破坏性状。采用大型平面应变模型箱开展了离心模型试验,尝试再现某散货码头堆场地基的大变形推移破坏现象,先后两次模拟了试堆载过程,与第一次试验不同的是,第二次试验部分解除了模型箱端壁法向限位约束。两次试验测得的堆场地基极限承载力值很相近,但第一次试验中淤泥质黏土层最大位移是1 m量级,第二次试验中达5.5m量级,仍不及原型的20 m量级。前后两次试验位移量级的差异表明模型箱端部法向限位约束严重影响模型推移破坏程度,部分解除端部法向限位约束在一定程度上有助于模型产生大变形推移破坏。而大变形三维破坏问题被简化成二维平面问题模拟,宽度方向模拟范围有限隐藏着土体变形破坏过程中土料侧向补充严重不足,这进一步造成土体破坏整体推进的距离和严重程度不及原型,因此,进行大变形破坏离心模型试验和解读试验结果时,必须充分考虑模型箱箱壁摩擦和箱体长度与宽度有限三方面的约束影响。

关键词：模型箱边界约束码头堆场地基大变形破坏离心模型试验

桩长对树根桩网复合地基沉降影响离心模型试验研究

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岩土工程学报 2023年第S1期45卷 201-205页

作者：董华钢周春儿王年香徐光明顾行文任国峰广东省航运规划设计院有限公司广东广州510050 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029

某码头堆场软土地基发生了推移,采用树根桩网复合地基进行加固。通过土工离心模型试验研究超大荷载下桩长对树根桩网复合地基沉降特性的影响,试验模拟了地基、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下... 详细信息

某码头堆场软土地基发生了推移,采用树根桩网复合地基进行加固。通过土工离心模型试验研究超大荷载下桩长对树根桩网复合地基沉降特性的影响,试验模拟了地基、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下不同桩长复合地基沉降变化规律。试验结果表明,复合地基表面沉降呈锅形分布,沉降随桩长的增加而减小,分布形状变尖,等长桩沉降远大于设计桩长,分布形状更尖。设计桩长桩网复合地基在350 kPa荷载作用下2 a责任期沉降满足控制在80 cm以内的使用要求,表明树根桩的布置方案合理、可行。

关键词：树根桩网复合地基沉降桩长超大荷载离心模型试验

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不同形状抗滑桩的桩土作用与阻力系数研究

岩石力学与工程学报 2020年第S2期39卷 3526-3537页

作者：章为民顾行文南京水利科学研究院水利部水科学与水工程重点实验室江苏南京210029 南京水利科学研究院国家能源水电工程安全与环境研发中心江苏南京210029

基于塑性理论的上下限原理,采用理论解析与数值模拟两种分析方法,研究工程常用桩型的桩土相互作用机制,研究桩型包括三角形、四边形、菱形、五边形和六边形,得到了极限阻力的上限解或完全解,并用数值方法验证Randolph-Martin的圆桩理论... 详细信息

基于塑性理论的上下限原理,采用理论解析与数值模拟两种分析方法,研究工程常用桩型的桩土相互作用机制,研究桩型包括三角形、四边形、菱形、五边形和六边形,得到了极限阻力的上限解或完全解,并用数值方法验证Randolph-Martin的圆桩理论解。在此基础上,分析比较不同截面形式的实心桩与薄壁管桩的阻滑效率。结果发现,对于实心桩,在截面面积相同的条件下,传统圆桩的阻滑力和截面刚度在各种桩型中均为最小,表明水平受力的实心圆桩并非最优的设计选择。而对于薄壁管桩,在相同周长、相同壁厚的条件下,圆形管桩的截面阻力相对增长较大,且截面刚度最强,是一个合理的设计选择。本文结果对横向受力桩与抗滑桩的设计计算有重要参考价值。

关键词：桩基础截面阻力系数极限阻滑力上限解截面形状水平受力桩抗滑桩