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飞机荷载作用下饱和软弱土地基长期沉降分析

中国水运(下半月) 2024年第3期 158-160页

作者：曹晓利温州机场集团建设投资公司

东南沿海地区广泛分布着深厚饱和软黏土，具有强度低、含水率高、孔隙比大等不良工程性质，为机场等交通基础设施建设带来极大挑战。文中以软土地区大型机场为工程背景，基于飞机荷载特点，通过饱和软黏土动力试验，研究动应力、初始剪... 详细信息

东南沿海地区广泛分布着深厚饱和软黏土，具有强度低、含水率高、孔隙比大等不良工程性质，为机场等交通基础设施建设带来极大挑战。文中以软土地区大型机场为工程背景，基于飞机荷载特点，通过饱和软黏土动力试验，研究动应力、初始剪应力对饱和软黏土累积应变规律的影响，建立了考虑初始剪应力的软黏土累积塑性应变预测模型，利用应变累积模型进行沉降预测，并与温州永强机场的实测结果进行了对比，验证了应变累积模型的可行性。

关键词：飞机荷载软粘土地基沉降应变累积

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软粘土地基水平受荷桩承载性能研究

软粘土地基水平受荷桩承载性能研究

作者：董君杰重庆大学

学位级别：硕士

承受水平力的桩被称为水平受荷桩或抗水平力桩,在我国城市高层建筑、输电塔、隧道桥梁、港口等各种工程中有着广泛的应用。在软粘土地基中的水平受荷桩,受软粘土强度低、含水量高、压缩性高、灵敏度高等特性影响,其力学行为更为复杂、... 详细信息

承受水平力的桩被称为水平受荷桩或抗水平力桩,在我国城市高层建筑、输电塔、隧道桥梁、港口等各种工程中有着广泛的应用。在软粘土地基中的水平受荷桩,受软粘土强度低、含水量高、压缩性高、灵敏度高等特性影响,其力学行为更为复杂、设计计算更具挑战。影响粘土中水平受荷桩承载性能的关键因素较多,包括桩的截面刚度与材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度、桩端约束条件等。本论文将主要探讨(1)桩的安装和固结效应对水平受荷桩承载性能的影响;(2)岩土体材料空间变异性对水平受荷桩承载性能的影响。目前关于水平受荷桩的研究大多不考虑桩的安装效应与固结效应,而挤土桩贯入软粘土中会产生超孔压,超孔压消散桩侧土体强度会有所增长,水平受荷桩的承载性能也会发生改变。其次现在大多数关于水平受荷桩的研究都在确定性土体中进行,而软粘土具有一定程度的空间变异性。针对以上问题本文分别采取多阶段欧拉-拉格朗日有限元方法(Multi-stage Eulerian–Lagrangia,简称MSEL)与随机有限元方法对水平受荷桩承载性能进行分析,主要研究内容如下:分析了水平受荷桩在预埋(即wish-in-place)状态下的桩-土变形机理机制,基于修正剑桥模型土体本构拟合了新形式的p-y曲线,并对公式进行了验证。针对安装与固结效应,采用修正剑桥模型本构进行模拟,使用MSEL方法模拟挤土桩贯入-固结-水平受荷全过程,与预埋状态下水平受荷桩承载性能进行对比。分析了安装与固结效应对桩-土变形机理机制的影响,并考虑安装与固结效应对p-y曲线进行修正,可以帮助预测土体完全固结后水平受荷桩的承载性能。针对岩土体材料空间变异性,对水平受荷桩在空间变异性土体中进行了随机有限元分析,分析了土体不排水抗剪强度空间变异性对水平受荷桩桩-土变形机理机制与承载性能的影响,并通过分析不同土体强度空间变异性参数组合下的水平承载力,构建了承载力失效概率与安全系数的函数关系,为水平受荷桩设计中安全系数的选取提供了参考。

关键词：软粘土水平受荷桩 p-y曲线固结效应随机有限元

水平循环荷载下软粘土大直径单桩承载性状离心机模型试验研究

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岩土工程学报 2023年

作者：曹光伟丁选明张鼎新张宇亭王春艳重庆大学土木工程学院重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室交通运输部天津水运工程科学研究院

大直径单桩在静、动荷载下的响应特性与传统小直径桩存在明显区别。为研究大直径单桩基础的循环响应，本文开展了水平循环荷载作用下软粘土大直径单桩离心机模型试验。通过各工况下单桩响应对比，研究了不同桩径和循环幅值比下大直径单... 详细信息

大直径单桩在静、动荷载下的响应特性与传统小直径桩存在明显区别。为研究大直径单桩基础的循环响应，本文开展了水平循环荷载作用下软粘土大直径单桩离心机模型试验。通过各工况下单桩响应对比，研究了不同桩径和循环幅值比下大直径单桩基础的变形、刚度弱化及孔压累积规律。试验表明，循环次数引起得弯矩增加量不会超过首次加载最大弯矩的10%。随着单向循环荷载幅值的增加，大直径单桩-土系统会依次经历弹性段，弹塑性安定段和棘轮破坏段。单桩的卸载刚度、侧向累积位移与桩周土体超孔压均受循环幅值、循环次数的影响，其中卸载刚度还与桩径呈正相关。此外，大直径刚性桩桩底土（砂土）有非常可观的负超孔压累积，这可能会抵消土体弱化对整个桩侧向行为的影响。当单向循环荷载的幅值比小于68%时，整个桩-土体系具有安定性，桩周土抗力无明显弱化，建议对楔形流动深度内的土体p-y曲线加载刚度进行0.8的折减以考虑循环弱化效应。

关键词：离心机试验循环荷载大直径单桩软粘土水平响应

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软粘土中桩靴基础拔桩机理和拔桩阻力研究

软粘土中桩靴基础拔桩机理和拔桩阻力研究

作者：张太彬重庆大学

学位级别：硕士

自升式钻井平台目前被广泛应用于海上油气勘探以及临时生产和维护工作,通常这种自升式平台安装在200m以内的浅水至中等水深海域。自升式平台的设计目的是在作业完成后,从土体中提取平台的支腿和桩靴,而后移动到新的工作地点继续作业。... 详细信息

自升式钻井平台目前被广泛应用于海上油气勘探以及临时生产和维护工作,通常这种自升式平台安装在200m以内的浅水至中等水深海域。自升式平台的设计目的是在作业完成后,从土体中提取平台的支腿和桩靴,而后移动到新的工作地点继续作业。当平台提供的拔桩力小于拔桩过程最大拔桩阻力时,桩靴难以拔出,会造成重大经济损失,甚至引发安全事故。因此,软粘土中桩靴基础上拔的拔桩机理和最大拔桩阻力计算是一个值得研究的问题。本文通过Python语言在ABAQUS软件开展有效应力计算RITSS的数值实现,模拟了桩靴基础安装-运营-拔桩全过程。根据平台生产作业不同,运营期会持续几天到几年不等,将拔桩问题分为不排水条件下拔桩和固结条件下拔桩两类。在不排水条件下拔桩的研究中,通过对不同桩靴几何尺寸和土体参数开展拔桩研究,结果表明只有桩靴的相对埋置深度改变才会引起最大拔桩阻力处拔桩机理改变。并根据拔桩机理按埋深分为浅埋、中埋和深埋三种类型,基于每种埋深的变形破坏模式,提出了不排水条件下最大拔桩阻力的计算方法。在固结条件下拔桩的研究中,通过对比不同运营期拔桩的情况,得出运营期时间并不会影响拔桩机理,并证明了运营期时间的改变主要影响桩靴底部剪切面阻力的计算。通过研究不同参数不同埋深情况下底部阻力随运营期时间的变化,确定了一个和运营期时间相关的无量纲时间因子,统一了不同运营期时间底部阻力的计算,最终提出了一套预测不同情况拔桩的最大拔桩阻力计算方法。同时开展了恒力拔桩的相关研究,分析了恒力拔桩和恒位移拔桩破坏机理的差异,重点研究了恒力拔桩桩靴周围土体孔压消散和强度增长的关系。

关键词：软粘土桩靴基础拔桩机理拔桩阻力 RITSS

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软粘土弹塑性大变形的求积元法分析（英文）

Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第12期18卷 942-957页

作者： Shuai YUAN Hong-zhi ZHONG Department of Civil Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

目的:考虑几何非线性及非达西渗流对软粘土固结的影响,提出一种大变形固结问题的求积元求解列式,以提高数值方法的计算精度及计算效率。通过数值算例研究几何非线性及非线性渗流定律对软粘土固结的影响,为工程实际提供参考。创新点:1.... 详细信息

目的:考虑几何非线性及非达西渗流对软粘土固结的影响,提出一种大变形固结问题的求积元求解列式,以提高数值方法的计算精度及计算效率。通过数值算例研究几何非线性及非线性渗流定律对软粘土固结的影响,为工程实际提供参考。创新点:1.提出一种大变形固结问题的高阶数值求解方法;2.在固结问题求解中同时考虑几何非线性及非线性渗流定律。方法:1.基于初始构型,采用完全拉格朗日格式,建立大变形固结问题求解列式;2.基于变形梯度乘法分解,得到大变形条件下的土体本构模型;3.基于指数关系的渗流定律,建立渗流连续性方程;4.通过数值算例验证方法,研究几何非线性及非达西渗流对软粘土固结的影响。结论:1.所建立的求积元方法的收敛速度要远远快于有限元法,降低了问题计算规模;2.在小变形条件下,最终沉降随外荷载线性变化,而在大变形条件下,随着载荷的增大,沉降相对于小变形条件有所降低;3.当考虑非达西渗流定律时,软粘土的固结速率随着非达西渗流参数的增加而降低。

关键词：弱形式求积元法大变形弹塑性固结软粘土变形梯度乘法分解非达西定律比奥固结

软粘土边坡稳定性分析中十字板强度取值的探讨

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岩石力学与工程学报 2005年第8期24卷 1422-1426页

作者：刘润闫澍旺天津大学岩土工程研究所天津300072

土体强度指标的确定和选取是正确计算边坡稳定性的关键。对于欠固结、高灵敏度的软粘土地基,获取完全不扰动的土样进行室内试验是相当困难的,对此种软土地基通常采用十字板法来获得其强度指标进而进行边坡稳定性分析。但工程经验表明,... 详细信息

土体强度指标的确定和选取是正确计算边坡稳定性的关键。对于欠固结、高灵敏度的软粘土地基,获取完全不扰动的土样进行室内试验是相当困难的,对此种软土地基通常采用十字板法来获得其强度指标进而进行边坡稳定性分析。但工程经验表明,由于土体强度具有摩擦特性和明显的各向异性,使得由十字板指标计算的边坡稳定性不能反映实际情况。考虑到上述因素,将十字板强度与土体的抗剪强度指标建立联系,采用经过修正的十字板强度指标进行边坡稳定性分析,通过对若干工程进行对比分析表明,该方法能够比较准确地反映工程的实际情况。

关键词：土力学软粘土十字板抗剪强度指标回归分析边坡稳定性

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软粘土流变微结构突变模型与试验研究

工程力学 2012年第8期29卷 202-207,275页

作者：谢新宇马伯宁刘开富浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江理工大学建筑工程学院浙江杭州310008

软粘土的力学特性是粘土颗粒在荷载下的微观力学行为的宏观表现,对于软粘土微观方面的研究是了解其宏观性质的基础。该文通过唯象理论的方法建立的软粘土微结构突变模型与本构关系,能够描述软粘土流变固结的力学特性。通过一维流变固结... 详细信息

软粘土的力学特性是粘土颗粒在荷载下的微观力学行为的宏观表现,对于软粘土微观方面的研究是了解其宏观性质的基础。该文通过唯象理论的方法建立的软粘土微结构突变模型与本构关系,能够描述软粘土流变固结的力学特性。通过一维流变固结试验对理论进行了验证,试验曲线可以用软粘土的微观特性加以解释。利用最小二乘法对模型中的参数进行了拟合,拟合曲线与试验值的符合程度较好,拟合参数的变化特点同样能体现出软粘土微观结构的力学特性。

关键词：软粘土流变固结微结构模型流变试验微观特性

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软粘土中水平荷载模型桩的试验研究

中国石油大学学报（自然科学版） 2007年第1期31卷 76-79页

作者：王腾孙宝江中国石油大学石油工程学院山东东营257061

对水平静力荷载作用下软粘土中导管架海洋平台桩基的模型进行了试验研究。用多项式拟合法和加权残值法(WR)对试验数据进行处理,得到了土抗力的分布,并对两种方法进行了比较。将利用加权残值法得到的p-y曲线与API建议的软粘土p-y曲线进... 详细信息

对水平静力荷载作用下软粘土中导管架海洋平台桩基的模型进行了试验研究。用多项式拟合法和加权残值法(WR)对试验数据进行处理,得到了土抗力的分布,并对两种方法进行了比较。将利用加权残值法得到的p-y曲线与API建议的软粘土p-y曲线进行了比较,并根据试验数据用折减系数法对API建议的软粘土p-y曲线进行了修正。研究结果表明,加权残值法比多项式拟合法得到的土抗力分布曲线更合理,试验软粘土的p-y曲线在泥面附近处低于API建议曲线,由修正的p-y曲线得到的模型桩的数值分析结果与试验值吻合较好。

关键词：软粘土水平荷载 p-y曲线模型桩加权残值法试验研究

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强夯-降水联合加固饱和软粘土地基试验研究

岩土力学 2003年第3期24卷 376-380页

作者：周健曹宇贾敏才黄茂松同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海港务局外交桥四期工程建设指挥部上海200137

针对强夯法加固饱和软粘土地基时超静孔压消散难和易出现“橡皮土”的问题,提出将强夯和井点降水技术结合起来,利用井点降水技术来加速夯后超静孔压的消散和软土固结,并结合上海市某集装箱堆场工程中土部为吹填细砂、下部为饱和软粘土... 详细信息

针对强夯法加固饱和软粘土地基时超静孔压消散难和易出现“橡皮土”的问题,提出将强夯和井点降水技术结合起来,利用井点降水技术来加速夯后超静孔压的消散和软土固结,并结合上海市某集装箱堆场工程中土部为吹填细砂、下部为饱和软粘土的地基进行了现场试验研究,对加固过程以及加固后的土体变形、超静孔压变化、工艺参数、加固效果和加固后土体的时间效应以及强夯的加固机理等进行了分析和讨论。强夯和井点降水技术的合理结合进一步拓宽了井点降水和强夯法的应用范围,为我国沿海地区广为分布的软土地基的加固问题提供了新的途径。

关键词：强夯—降水软粘土地基处理现场试验时间效应