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合肥地区老粘土剪胀性实验研究与数值模拟

合肥地区老粘土剪胀性实验研究与数值模拟

作者：王杰合肥工业大学

学位级别：硕士

土的剪胀性在高层、超高层建筑的基础设计和施工中是不可忽略的影响因素,桩基础施工中引起的地表隆起和邻近桩体倾斜,挤断等均与土的剪胀性密切相关。为了给桩基础的设计与施工提供合理依据,本文以合肥老粘土为研究对象,首先通过对老粘... 详细信息

土的剪胀性在高层、超高层建筑的基础设计和施工中是不可忽略的影响因素,桩基础施工中引起的地表隆起和邻近桩体倾斜,挤断等均与土的剪胀性密切相关。为了给桩基础的设计与施工提供合理依据,本文以合肥老粘土为研究对象,首先通过对老粘土基本物理性质指标的测定和搜集合肥地区相关资料,对老粘土的工程地质情况和基本特性进行阐述,并分析了影响合肥地区老粘土剪胀性的因素,然后采用室内试验和理论分析相结合的方法,进行三轴试验,分析不同条件下剪胀性的变化规律。选择下负荷面修正剑桥模型,对三轴试验进行了数值模拟,并将试验结果与理论设计进行了对比,并模拟了预制贯入桩以及挖孔灌注桩施工时的挤土效应及土体的剪胀性。通过三轴试验发现老粘土的超固结比越大,剪胀性越大,且有较强的线性关系,另一方面,超固结比越小的土达到最大剪胀率时的轴向应变越大,反之则反。通过研究不同超固结比的重塑土发现,重塑后老粘土的剪胀性降低了约15%,重塑老粘土超固结比小于2时土体会出现剪缩现象,随着超固结比的增大,剪缩现象逐渐消失,剪胀现象越来越明显,超固比为2可能是老粘土剪缩与剪胀现象的分界点。超固结比小于2时土体表现为应变硬化,随着超固结比增大,逐渐出现应变软化,超固结比为2可能是老粘土应变硬化向应变软化转变的分界点。通过数值分析发现下负荷面修正剑桥模型能够合理反映合肥地区老粘土剪胀特征。模拟预制贯入桩以及挖孔灌注桩施工时的挤土效应及土体的剪胀性,发现桩体贯入过程桩侧挤土效应与土体剪胀性明显,桩周3倍的桩径范围内土体产生的剪胀性在3.5%～1%之间,灌注桩成型后桩体底部挤土效应与土体剪胀性明显,桩底0.5倍桩径范围内土体产生的剪胀性大于4.5%,1.5倍到0.5倍的桩径范围内的产生剪胀性的在4.5%～1%之间。

关键词：老粘土剪胀性三轴试验 ABAQUS 数值分析

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合肥地区老粘土流变特性研究

合肥地区老粘土流变特性研究

作者：卢刚合肥工业大学

学位级别：硕士

本文以合肥地区老粘土为研究对象,采用室内试验和理论分析相结合的方法,研究影响合肥地区老粘土流变特性的多种因素,将具有显著流变性的岩土体与老粘土的流变性对比分析,深入研究老粘土的流变特性。试验用土取自合肥地区具有裂隙性、膨... 详细信息

本文以合肥地区老粘土为研究对象,采用室内试验和理论分析相结合的方法,研究影响合肥地区老粘土流变特性的多种因素,将具有显著流变性的岩土体与老粘土的流变性对比分析,深入研究老粘土的流变特性。试验用土取自合肥地区具有裂隙性、膨胀性、超固结性和剪胀性的典型原状老粘土,通过对老粘土基本物理性质指标的测定试验和搜集合肥地区老粘土的相关文献资料,对合肥地区老粘土的基本性质进行阐述。通过四联等应变直剪仪进行慢剪试验,控制剪切速率为0.01 mm/min的速度进行剪切,获得合肥地区老粘土在慢速条件下的抗剪强度,将其与老粘土的长期强度进行对比分析。通过自行改装的应力控制式四联直剪蠕变仪对老粘土进行蠕变试验,得到合肥地区老粘土蠕变试验数据,对试验数据进行整理分析,研究合肥典型老粘土的剪切蠕变特征,对不同含水率下、不同垂直压力作用下和不同塑性指数下的剪切蠕变试验结果进行分析,取得了以下主要结论:(1)保持垂直压力不变的条件下,随着含水率的增大,剪切蠕变破坏时的剪应力、剪切位移、破坏时的荷载持续加载时间和老粘土的长期强度都随之减小。(2)保持含水率不变的条件下,随着垂直压力的增大,剪切蠕变破坏时的时间、剪应力和老粘土的长期强度都随之增大;出现剪切蠕变破坏时的剪切位移随之减小。(3)在控制土样的含水率和密度极为相似,垂直压力保持一致的条件下,塑性指数越大的土样,出现剪切蠕变破坏时的剪切位移和剪应力更大,粘滞性更强,蠕变破坏时间更长。结合国内外学者关于流变试验的相关成果,将软粘土和软岩的流变性与老粘土对比分析。通过控制软粘土与软岩和老粘土的试验仪器、试验方法和所取试样的性质相近或者相似,探讨这三种岩土体的流变特性及其规律。试验结果认为合肥地区老粘土的流变性介于苏州软土和长春软岩的流变性之间,苏州软土的流变性最显著,其次是合肥老粘土,最后是长春软岩。通过以上方法掌握合肥地区老粘土流变特性的本质规律,为合肥地区老粘土的处治方法和工程建设提供可靠的设计和施工依据。

关键词：老粘土流变性直剪蠕变试验慢剪试验

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合肥地区老粘土剪胀特性研究

合肥地区老粘土剪胀特性研究

作者：肖立平合肥工业大学

学位级别：硕士

合肥地处江淮平原,区域内地层普遍被第四纪晚更新世及以前沉积的老粘土所覆盖,老粘土受剪切作用时,剪切面受剪应力作用,产生剪切错动,密度降低,导致体积膨胀,即老粘土具有剪胀性。为研究土体剪胀性作用机制,本文对合肥地区大量管桩施工... 详细信息

合肥地处江淮平原,区域内地层普遍被第四纪晚更新世及以前沉积的老粘土所覆盖,老粘土受剪切作用时,剪切面受剪应力作用,产生剪切错动,密度降低,导致体积膨胀,即老粘土具有剪胀性。为研究土体剪胀性作用机制,本文对合肥地区大量管桩施工质量、土体位移增大等问题的调查研究分析发现,许多工程问题与沉桩时的挤土效应息息相关,而挤土效应是剪胀性的外在表现。本文在充分收集整理合肥地区地质构造运动与水文地质资料的基础上,并结合古气候变化特征,分析了研究区内老粘土成因与分布规律,同时对老粘土具有的一些基本特性诸如超固结性、膨胀性、裂隙性作了一些研究,并分析了这些特性与剪胀性之间的关系;通过收集老粘土土工试验资料,结合室内试验方案设计、现场试验等手段研究了老粘土的剪胀特性。采用圆孔扩张理论求得挤土效应解析解,并借助Abaqus对沉桩过程进行数值模拟,分析模拟结果并与解析解相互对照来探究挤土效应引起的径向、竖向、环向位移场和应力场规律,进一步加深对挤土效应的理解,在此基础上将所得之结论运用到工程实践中解决工程问题。研究发现老粘土剪胀现象主要出现在三轴试验中轴应变为5%以内时,轴应变超过5%后,体应变维持在0.6%.8%范围内稳定不变。利用圆孔扩张理论求得挤土应力和位移解,发现沉桩产生的塑性区半径平均为2.8倍桩径;通过Abaqus数值模拟得到挤土效应影响范围为4倍桩径。挤土效应一般表现为浅层土体的隆起和深层土体径向位移。本文针对挤土效应对工程的不良影响,提出了一些建议,增大桩距、采用引孔法、合理安排打桩顺序、限制打桩速度、设置防挤土沟、设置非封闭式地下隔离墙等措施均可有效减小或消除管桩挤土效应的危害。

关键词：老粘土剪胀性挤土效应数值分析有限元法

安徽老粘土地区预应力混凝土管桩挤土效应研究

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安徽老粘土地区预应力混凝土管桩挤土效应研究

作者：陈可合肥工业大学

学位级别：硕士

预应力混凝土管桩在施工过程中会产生显著的挤土效应,从而引起桩周土体产生位移,容易导致预应力混凝土管桩发生质量事故。随着预应力混凝土管桩在我国的推广应用,国内专家学者对预应力混凝土管桩挤土效应的研究越来越多,归纳起来,主要... 详细信息

预应力混凝土管桩在施工过程中会产生显著的挤土效应,从而引起桩周土体产生位移,容易导致预应力混凝土管桩发生质量事故。随着预应力混凝土管桩在我国的推广应用,国内专家学者对预应力混凝土管桩挤土效应的研究越来越多,归纳起来,主要有圆孔扩张理论、应变路径法和有限元分析法三种研究方法。本文收集大量安徽地区工程资料并通过室内实验、现场试验等手段研究老粘土的特性,运用圆孔扩张理论求得挤土效应解析解,并将解析解运用到工程实践中解决工程问题。采用Abaqus对沉桩过程进行数值模拟,分析模拟结果并与解析解相互对照来探究挤土效应引起的径向、竖向、环向位移场和应力场规律,进一步加深对挤土效应的理解。研究发现老粘土具有膨胀性和剪胀性,剪胀现象主要出现在三轴试验中轴应变为5%以内时,轴应变超过5%后,体应变维持在1%%范围内。利用圆孔扩张理论求得挤土应力和位移解,发现沉桩产生的塑性区半径平均为2.8倍的桩径;通过Abaqus数值模拟得到挤土效应影响范围为4倍的桩径,沉桩后桩周土体的固结稳定时间为18天,18天后超孔隙水压力基本消散,应力、位移趋于稳定;本文研究发现增大桩距、采用预钻孔法、合理安排打桩顺序、限制打桩速度、设置防挤土沟、设置非封闭式地下隔离墙等措施均可有效减小或消除管桩挤土效应的危害。

关键词：老粘土管桩挤土效应剪胀性有限元法

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方桩H型桩尖在湛江地区老粘土中的应用

海岸工程 2014年第2期33卷 20-26页

作者：周鑫强张永强陈木灿田树海中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510220 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 中诚国际海洋工程勘察设计有限公司山东青岛266071

湛江地区老粘土分布广泛,呈硬塑-坚硬状,粘聚力大,力学强度高,对沉桩有一定影响。针对湛江地区较多工程高桩码头方桩沉桩施工中出现裂损或入土过浅的现象,结合湛江奥里油电厂油改煤项目码头工程,设计对方桩锥形桩尖优化为H型桩尖,施工... 详细信息

湛江地区老粘土分布广泛,呈硬塑-坚硬状,粘聚力大,力学强度高,对沉桩有一定影响。针对湛江地区较多工程高桩码头方桩沉桩施工中出现裂损或入土过浅的现象,结合湛江奥里油电厂油改煤项目码头工程,设计对方桩锥形桩尖优化为H型桩尖,施工中没有出现桩破损现象,最终贯入度、桩尖标高达到设计要求;施工完成后经检测,桩身质量和承载力满足设计要求,效果良好,可供湛江地区类似工程借鉴参考。

关键词：湛江地区老粘土高桩码头方桩 H型桩尖

武汉市青山地区老粘土的变形参数及承载性能研究

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中国农村水利水电 2006年第8期 72-74,77页

作者：艾传井唐辉明罗红明严绍军中国地质大学工程学院

基于室内土工试验和现场试验成果,对武汉市青山地区的老粘土地基的变形参数进行研究;利用ANSYS有限元软件对老粘土地基进行数值模拟,并与构筑物地基沉降实测值对比,对地基承载性能进行研究。在小于600 kPa荷载的作用下,可用Es1-2作为沉... 详细信息

基于室内土工试验和现场试验成果,对武汉市青山地区的老粘土地基的变形参数进行研究;利用ANSYS有限元软件对老粘土地基进行数值模拟,并与构筑物地基沉降实测值对比,对地基承载性能进行研究。在小于600 kPa荷载的作用下,可用Es1-2作为沉降计算参数;老粘土具有较高的承载能力,由老粘土构成的地基,其承载能力可按《建筑地基基础设计规范》中推荐的公式计算。

关键词：青山地区老粘土变形参数承载性能地基承载力