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不同加荷顺序下单桩负摩阻力模型试验研究

铁道工程学报 2017年第7期34卷 17-23页

作者：马学宁张沛云王旭贾喜翠兰州交通大学兰州730070

研究目的:基桩负摩阻力对桩产生下拉荷载,增大桩身轴力和端阻力,甚至导致桩身破坏。由于桩周土和桩体承受荷载后的沉降发展过程不同,桩载与堆载施加顺序必然对桩体负摩阻力产生较大影响。本文通过模型试验,研究不同桩端持力层条件下堆... 详细信息

研究目的:基桩负摩阻力对桩产生下拉荷载,增大桩身轴力和端阻力,甚至导致桩身破坏。由于桩周土和桩体承受荷载后的沉降发展过程不同,桩载与堆载施加顺序必然对桩体负摩阻力产生较大影响。本文通过模型试验,研究不同桩端持力层条件下堆载和桩载施加顺序对单桩负摩阻力的影响。研究结论:(1)先堆载后桩载工况下,堆载完成后,中性点离桩顶最远,随着桩载增加,中性点逐渐上移,最终黄土和粗砂持力层中性点位置分别在桩顶下0.49l和0.56l处;桩身轴力呈先增加后减小的趋势,单桩承载力发挥系数分别为0.69和0.57;(2)先桩载后堆载工况下,施加桩载时,桩身轴力沿深度逐渐减小,无中性点,施加堆载时,轴力呈先增加后减小的趋势,中性点出现并逐渐下移,最终黄土和粗砂持力层的中性点位置分别在0.41l和0.50l附近,单桩承载力发挥系数分别为0.86和0.69;(3)同种持力层情况下,先桩载后堆载的承载力发挥系数较先堆载后桩载的大,安全储备小,实际工程中应严格控制堆载宽度、集度及堆载边缘距桩中心的距离;(4)在实际工程中应综合分析地质条件、桩基的受力特点及承载要求,选取合适的加载顺序来减小桩身负摩阻力;(5)该研究成果可为堆载条件下桩基的设计提供参考。

关键词：堆载桩载施加顺序单桩持力层负摩阻力承载力发挥系数模型试验

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水平层状围岩铁路隧道地震动力响应特征研究

铁道工程学报 2018年第5期35卷 88-93页

作者：欧尔峰马学宁严松宏兰州交通大学兰州730070

研究目的:中国汶川8.0级特大地震中,均出现了大量隧道结构的严重震害。国内学者对隧道结构抗震进行了细致深入的研究,主要集中在复杂地质及破碎地段隧道地震反应、偏压隧道与隧道洞口段地震反应、隧道抗减震研究等方面。虽然目前关于隧... 详细信息

研究目的:中国汶川8.0级特大地震中,均出现了大量隧道结构的严重震害。国内学者对隧道结构抗震进行了细致深入的研究,主要集中在复杂地质及破碎地段隧道地震反应、偏压隧道与隧道洞口段地震反应、隧道抗减震研究等方面。虽然目前关于隧道与地下结构抗震分析的研究颇丰,但大多是按照均匀连续介质模型进行模拟,考虑水平层状围岩特性的隧道结构动力响应分析还不多见。本文基于连续介质力学的离散元方法软件CDEM模拟水平岩层的结构面特性,主要针对不同水平岩层的厚度和不同地震动输入方向,共计12种计算工况,分析隧道衬砌关键部位的动力响应特性。研究结论:(1)结构面(层面)存在会引起主应力增加,产生相对位移,降低加速度,尤其对穿越中厚层状围岩的隧道要加强措施;(2)地震动方向对隧道衬砌大主应力的影响比较明显,特别对拱顶、墙腰、仰拱的大主应力(压应力)影响比较大,对拱顶的影响尤其明显,且岩层越薄,影响越大;(3)地震动方向对隧道衬砌拱顶的拉应力影响特别大,在竖向地震作用下,拱顶的拉应力将超过1.54 MPa,当岩层层厚为0.2 m时将超过2.66 MPa,已经超过了混凝土的抗拉强度,水平层状围岩隧道拱顶衬砌需加强;(4)该研究结论对类似地质条件下地下工程的建设具有指导意义。

关键词：水平层状围岩地震响应基于连续介质力学的离散元方法数值分析

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环境温度及含水率对土体温度场影响研究

自然灾害学报 2022年第5期31卷 168-174页

作者：陈玉燕马学宁张正兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中机中联工程有限公司重庆400039 甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司甘肃兰州730010

通过模型试验和数值模拟的方法,研究了环境温度和土体含水率对冻土温度场的影响。结果表明:冻结过程中土体内温度场变化只表现为降温阶段、平稳变化阶段及再降温阶段,过冷阶段表现不明显;环境温度变化对降温阶段影响较小,对平稳变化阶... 详细信息

通过模型试验和数值模拟的方法,研究了环境温度和土体含水率对冻土温度场的影响。结果表明:冻结过程中土体内温度场变化只表现为降温阶段、平稳变化阶段及再降温阶段,过冷阶段表现不明显;环境温度变化对降温阶段影响较小,对平稳变化阶段和再降温阶段影响较大,环境温度越低,平稳变化阶段持续时间越长,再降温阶段同一时刻同一深度处温度越低;含水率的变化对土体内温度场的影响在降温阶段较小,对平稳变化阶段和再降温阶段影响相对较大,含水率越大,平稳变化阶段持续时间越短,再降温阶段同一时刻同一深度处温度越低;且模型试验得到的冻土温度场变化规律与数值模拟结果基本一致。研究结果可为冻土地区工程建设及对冻土的进一步研究提供参考。

关键词：冻土模型试验数值模拟冻结温度温度场水分场

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高速铁路长短桩加固黄土地基模型试验研究

铁道学报 2016年第10期38卷 78-84页

作者：李善珍马学宁田兆斌兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

高速铁路对路基变形要求严格,长短桩加固黄土地基在消除浅层黄土湿陷性、提高地基承载力、控制路基整体沉降和不均匀沉降方面有优势。本文结合室内模型试验,研究不同桩长比η(η=短桩桩长/长桩桩长)、不同短桩间距对长短桩复合地基沉降... 详细信息

高速铁路对路基变形要求严格,长短桩加固黄土地基在消除浅层黄土湿陷性、提高地基承载力、控制路基整体沉降和不均匀沉降方面有优势。本文结合室内模型试验,研究不同桩长比η(η=短桩桩长/长桩桩长)、不同短桩间距对长短桩复合地基沉降及长桩承载特性的影响。试验表明:桩长比、桩间距对沉降的影响均较大,桩长比越大、桩间距越小,复合地基沉降越小,其对黄土地基的加固效果越明显;随着桩长比增大、桩间距减小,长桩桩身应力、桩土应力比和荷载分担比均减小;当荷载为120kPa时,η=0.5、0.75、1的复合地基沉降较天然地基分别减少54.4%、73.0%、83.1%;η=0.5,桩间距为3.5 D、3 D、2.5 D时复合地基沉降较天然地基分别减少45.3%、60.56%、76.6%;不同桩长比、不同桩间距的桩土应力比随荷载增加先增大后减小。以上分析表明,在实际工程中宜综合分析地质条件、荷载水平、施工难度和工程成本,合理选用短桩长度和桩间距。

关键词：高速铁路复合地基长短桩黄土模型试验

高速铁路水泥改良黄土路基长期动力稳定性评价

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振动与冲击 2019年第11期38卷 80-87页

作者：张沛云马学宁李善珍王旭兰州交通大学土木工程学院

通过应力控制式动三轴试验对水泥改良黄土的疲劳特性进行了研究,探讨了水泥掺量、围压及固结比对其的影响,并基于临界动应力法以及动剪应变法对水泥改良黄土路基的长期动力稳定性进行了评价。研究结果表明:水泥改良黄土动弹性模量E_d随... 详细信息

通过应力控制式动三轴试验对水泥改良黄土的疲劳特性进行了研究,探讨了水泥掺量、围压及固结比对其的影响,并基于临界动应力法以及动剪应变法对水泥改良黄土路基的长期动力稳定性进行了评价。研究结果表明:水泥改良黄土动弹性模量E_d随动应力σ_d的增加呈现出先增大后减小的趋势,提出了通过E_d-σ_d曲线确定疲劳动剪应变门槛的方法;ε_p-lg N曲线按走势可分为稳定型、临界型以及破坏型;疲劳动剪应变门槛及临界动应力随着水泥掺量、围压及固结比的增大逐渐增大,且水泥掺量对其影响最大,围压的影响次之,固结比最小,经回归分析,得到两个简单实用的经验估算公式。评价结果表明以水泥改良黄土作为基床底层填料时,路基长期动力稳定性满足要求,综合考虑建议水泥掺量控制在5%左右;动剪应变法是一种比临界动应力法更优的评价方法。

关键词：高速铁路水泥改良黄土基床底层疲劳动剪应变门槛临界动应力长期动力稳定性

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加筋土边坡稳定性分析水平条分简化计算方法

铁道学报 2017年第9期39卷 155-160页

作者：马学宁吴培元王旭王博林兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 陕西铁路工程职业技术学院铁道工程系陕西渭南714000

加筋土在填土边坡工程中得到了广泛应用,采用传统的垂直条分法计算边坡稳定系数,不能合理考虑水平筋材的作用效果,使计算结果偏于保守,而用水平条分法计算加筋土边坡的稳定性,具有较好的优越性。首先分析水平条分与竖直条分中条间力的关... 详细信息

加筋土在填土边坡工程中得到了广泛应用,采用传统的垂直条分法计算边坡稳定系数,不能合理考虑水平筋材的作用效果,使计算结果偏于保守,而用水平条分法计算加筋土边坡的稳定性,具有较好的优越性。首先分析水平条分与竖直条分中条间力的关系,建立类似垂直条分瑞典法和简布法的水平条分条间力的假设条件,推导在2种假设条件下,能适用于水平加筋和立体加筋土边坡稳定性安全系数的计算公式。通过算例对比分析,证明本文方法的可行性,并分析立体加筋不同竖筋高度和竖筋间距对边坡稳定性安全系数的影响,为立体加筋技术在边坡工程中的推广和应用提供参考。

关键词：水平条分法加筋土边坡条间力水平筋竖筋稳定性

高速铁路车站岔区高填方路基沉降组合预测研究

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铁道学报 2023年第1期45卷 105-113页

作者：马学宁陈玉燕王旭兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为确定高速铁路车站岔区高填方路基工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求,结合现场监测沉降数据,采用三种单项模型(V模型、D模型和H模型)对沉降进行预测;利用最优组合原理建立邓英尔-双曲线组合模型(D-H模型)、邓英尔-灰色费尔哈斯组合模型... 详细信息

为确定高速铁路车站岔区高填方路基工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求,结合现场监测沉降数据,采用三种单项模型(V模型、D模型和H模型)对沉降进行预测;利用最优组合原理建立邓英尔-双曲线组合模型(D-H模型)、邓英尔-灰色费尔哈斯组合模型(D-V模型)、双曲线-灰色费尔哈斯组合模型(H-V模型)3种两模型组合模型和1种三模型组合模型(D-H-V模型)。进一步探讨各预测模型的适用性和可靠性,引入5个精度评价指标,对各模型预测效果进行评价,预测效果优劣顺序为:三模型组合模型>两模型组合模型>邓英尔模型>灰色Verhulst模型>双曲线模型。用各断面的最优模型预测工后沉降,各断面工后沉降均满足铺设无砟轨道要求。

关键词：高速铁路高填方路基沉降预测单项预测模型组合预测模型

水泥改良黄土路基动力稳定性评价参数试验研究

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水文地质工程地质 2019年第2期46卷 141-147页

作者：张沛云马学宁兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为满足高速铁路对路基工后沉降及长期动力稳定性的要求,并为黄土地区路基填料的选择提供参考,本文分别通过短时及疲劳动三轴实验对水泥改良黄土的动力稳定性评价参数(短时及疲劳动剪应变门槛)随水泥掺量、围压及固结比的变化进行了研究... 详细信息

为满足高速铁路对路基工后沉降及长期动力稳定性的要求,并为黄土地区路基填料的选择提供参考,本文分别通过短时及疲劳动三轴实验对水泥改良黄土的动力稳定性评价参数(短时及疲劳动剪应变门槛)随水泥掺量、围压及固结比的变化进行了研究,并探讨了两者之间的量值关系,以期通过方便快速的短时动三轴实验得到疲劳动剪应变门槛。研究结果表明:短时条件下,竖向塑性应变随动应力的增加逐渐增加,最终呈现出脆性破坏的特点,而随水泥掺量、围压及固结比的增大逐渐减小;动模量Ed随动应力σd的增加呈现出先增大后减小的趋势,而与水泥掺量、围压及固结比的增长呈现正相关规律;随着水泥掺量、围压及固结比的增大水泥改良黄土短时及疲劳动剪应变门槛、动应力门槛均呈近似线性增加;同一条件下,水泥改良黄土的疲劳动剪应变门槛与短时动剪应变门槛的比值在0.29～0.34之间,随围压及固结比的增大变化较小。

关键词：高速铁路动力稳定性动剪应变门槛动应力门槛

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不同堆载形式对群桩负摩阻力的影响

岩土力学 2018年第10期39卷 3531-3538页

作者：马学宁付江王军王旭兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州新区现代农业投资集团有限公司甘肃兰州730300

在既有桥墩桩基础周围土体堆载时,会引起土体的沉降和侧向变形,进而在桩身产生负摩阻力,对桩基变形及承载性能有很大影响。为研究围载和单侧边载作用下群桩中不同位置桩基的受力差异,以3×3群桩基础为研究对象,进行围载和单侧边载作用... 详细信息

在既有桥墩桩基础周围土体堆载时,会引起土体的沉降和侧向变形,进而在桩身产生负摩阻力,对桩基变形及承载性能有很大影响。为研究围载和单侧边载作用下群桩中不同位置桩基的受力差异,以3×3群桩基础为研究对象,进行围载和单侧边载作用下的模型试验,分析了不同位置桩基轴力、侧摩阻力、中性点位置和基桩承载力安全系数等的变化规律及差异。研究结果表明:围载工况下,角桩的轴力、侧摩阻力最大,边桩次之,中心桩最小;中性点位置角桩最深,边桩略高,中心桩距桩顶最近。边载工况下,靠近边载侧和中间一排桩基轴力、侧摩阻力与围载时的变化规律类似,远离边载侧的一排桩基受边载影响较小,无负摩阻力;各桩基中性点位置变化规律类似于围载工况。与围载工况相比,边载时同一位置桩身轴力、负摩阻力均较小,中性点位置较高。与单侧边载工况相比,围载时各基桩承载力安全系数FS均较小且随荷载的增大衰减梯度较大。该研究成果为不同堆载形式下群桩基础的设计提供参考。

关键词：围载边载群桩负摩阻力中性点模型试验