在軟土地基上修筑路堤需要兼顧承載力和變形兩方面的要求。針對(duì)山區(qū)溝谷軟基的特點(diǎn),采用了夯實(shí)水泥土樁與土工格柵聯(lián)合加固的方法,是一種創(chuàng)新,選擇合適的試驗(yàn)手段來研究該種型式的復(fù)合地基對(duì)于工程設(shè)計(jì)和施工具有重要意義。通過離心模型試驗(yàn),模擬夯實(shí)水泥土樁聯(lián)合土工格柵復(fù)合地基上路堤的填筑進(jìn)程,水泥土樁采用石膏柱模擬,土工格柵采用預(yù)拉伸加筋格網(wǎng)模擬,試驗(yàn)得出了該種復(fù)合地基的工程特性。夯實(shí)水泥土樁具有較好的加固基礎(chǔ)作用,格柵的主要作用是均衡上部荷載和減小差異沉降,采用夯實(shí)水泥土樁聯(lián)合土工格柵的復(fù)合地基形式可以滿足溝谷軟基的沉降控制要求,其最終結(jié)論可以為設(shè)計(jì)和施工提供參考。

進(jìn)行了2組不同筋材剛度土工織物散體樁復(fù)合地基路堤離心模型試驗(yàn),和1組碎石樁復(fù)合地基路堤的對(duì)比試驗(yàn),以研究其在真實(shí)應(yīng)力條件下的性狀及穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明:隨著筋材剛度的增大,地基中的超孔隙水壓力略有減小,樁頂和樁間土沉降明顯減小,而樁頂和樁間土之間的差異沉降明顯增大；樁土應(yīng)力比隨筋材剛度的增大先增長(zhǎng)明顯,而后趨于緩慢；當(dāng)筋材剛度較低或上覆荷載很大時(shí),土工織物散體樁可發(fā)生顯著的彎曲變形而引起較大的沉降,碎石樁則在軟土中容易發(fā)生鼓脹變形而引起很大的沉降,但兩者均未在復(fù)合地基中形成剪切滑移的趨勢(shì)。

為研究和分析高速鐵路荷載作用下剛性樁樁網(wǎng)復(fù)合地基控制濕陷性黃土地基沉降的效應(yīng),采用離心模型試驗(yàn)的方法對(duì)不同樁間距設(shè)置條件下的剛性樁樁網(wǎng)復(fù)合地基進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)研究表明:濕陷性黃土地基無法滿足高速鐵路有砟軌道對(duì)路基工后沉降的要求,需要加固處理;隨著樁間距由2倍樁徑增至6倍樁徑,地基工后沉降量增大,差異沉降量增大,樁土荷載應(yīng)力分擔(dān)比增大,樁間土對(duì)樁體的負(fù)摩阻力增大;樁帽的設(shè)置可以有效地控制地基工后沉降量和沉降速率,減小差異沉降;樁間土與樁體相對(duì)位移中性點(diǎn)位置隨著樁間距的增大而顯著降低;樁體刺入墊層量值會(huì)隨樁間距增大在施工階段顯著增加,而在工后階段呈減少趨勢(shì)。

考慮泥皮效應(yīng)的大直徑超長(zhǎng)樁離心模型試驗(yàn)研究——應(yīng)用離心模型試驗(yàn)研究了深厚軟土地基中考慮泥皮效應(yīng)的大直徑超長(zhǎng)單樁的承載變形特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，考慮泥皮效應(yīng)后，樁側(cè)極限摩阻力約為不考慮泥皮的65％~85％，單樁極限承載力下降約20％。同時(shí)研究了樁徑、樁...

大直徑超長(zhǎng)單樁豎向承載性能離心模型試驗(yàn)研究——通過單樁離心模型試驗(yàn)，獲得了荷載與沉降關(guān)系曲線、樁身軸力分布，研究了大直徑超長(zhǎng)樁在豎向荷載作用下，樁側(cè)摩阻力、樁端阻力、樁身壓縮變形等變化規(guī)律，分析了樁端注漿對(duì)承載特性的影響，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)。

通過剛性樁復(fù)合地基群樁(樁數(shù)3×3)模型試驗(yàn),對(duì)不同墊層厚度剛性樁復(fù)合地基的變形特性、不同樁位樁體和樁間土的受力特性進(jìn)行測(cè)試,并對(duì)樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比等反映樁土共同工作性能的指標(biāo)進(jìn)行分析,得出了剛性樁復(fù)合地基的承載特性和變形規(guī)律。結(jié)論可為剛性樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

通過3組cfg-phc組合式長(zhǎng)短樁復(fù)合地基現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),研究復(fù)合地基承載力特征值、樁土應(yīng)力比、應(yīng)力分布、荷載分擔(dān)比等性狀。試驗(yàn)表明長(zhǎng)樁的樁土應(yīng)力比大于短樁;達(dá)到極限承載力后,短樁和長(zhǎng)樁的應(yīng)力比趨于穩(wěn)定。在達(dá)到復(fù)合地基承載力特征值時(shí),樁間土承載力發(fā)揮最多,長(zhǎng)樁次之,短樁最少。建議用發(fā)揮度組合法計(jì)算組合式長(zhǎng)短樁復(fù)合地基承載力,且長(zhǎng)樁、短樁的承載力發(fā)揮度可分別取0.6～0.8、0.2～0.3,認(rèn)為樁間土強(qiáng)度發(fā)揮度β可大于1,并建議取1.4～1.8。

海上風(fēng)機(jī)筒型基礎(chǔ)黏土地基離心模型試驗(yàn)研究——在海洋工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，筒型基礎(chǔ)得到越來越廣泛的應(yīng)用。多為飽和淤泥質(zhì)土的海洋工程地基受力環(huán)境復(fù)雜，利用離心機(jī)用較小模型可再現(xiàn)原型應(yīng)力的特點(diǎn)，采用清華大學(xué)50g·t離心機(jī)對(duì)飽和淤泥質(zhì)土地基上筒型基礎(chǔ)模型進(jìn)...

通過離心模型試驗(yàn)揭示了土工格室柔性橋臺(tái)的變形特性,即未加筋橋臺(tái)產(chǎn)生的位移明顯大于土工格室柔性橋臺(tái)產(chǎn)生的位移;同時(shí),未加筋橋臺(tái)產(chǎn)生整體滑移,而土工格室柔性橋臺(tái)因微裂縫的阻斷和錯(cuò)位,臺(tái)背未見破壞。還分析了土工格室的加筋機(jī)理,即土工格室在土體中產(chǎn)生的\"緊箍\"和\"網(wǎng)兜\"作用,有效減少了橋臺(tái)的側(cè)向位移,抑制了豎向裂縫的產(chǎn)生并阻斷其擴(kuò)大和貫通,大幅提高了土工格室柔性橋臺(tái)的穩(wěn)定性。

針對(duì)新疆伊犁地區(qū)某引水渠基工程,采用黃土濕陷變形計(jì)算的雙線法,開展了黃土地基增濕自重濕陷變形特性的離心模擬研究。試驗(yàn)研究表明,黃土地基的增濕自重濕陷變形是地基飽和度及厚度的二元函數(shù),增濕濕陷變形隨著地基厚度和飽和度的增加呈增大趨勢(shì),在增濕濕陷變形-地基厚度-飽和度三維空間中形成一個(gè)雙曲拋物面,稱之為地基增濕自重濕陷變形面。通過將離心模型試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)浸水試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了地基增濕自重濕陷變形面的合理性,同時(shí)也證明了基于雙線法采用離心模型試驗(yàn)研究黃土地基濕陷變形特性的可行性。

地下水的開采是引起地面沉降的重要因素之一。通過離心模型試驗(yàn)研究抽水引起的地基變形。研制一套離心場(chǎng)中地基抽水的模擬和測(cè)量系統(tǒng)。進(jìn)行離心模型試驗(yàn),測(cè)量抽水過程中粉土地基孔隙水壓力和沉降的變化及分布規(guī)律,探討滲透作用對(duì)地面沉降發(fā)展規(guī)律的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明靠近抽水位置區(qū)域的地基變形大于遠(yuǎn)離抽水位置區(qū)域,排水引起的地基沉降量與其不均勻程度隨著排水次數(shù)和沉降的增大有逐漸減小的趨勢(shì)。在地下水開采過程中,地基側(cè)向變形也是引起地面沉降的重要影響因素。地基滲流場(chǎng)變化強(qiáng)烈的發(fā)展階段對(duì)于地基沉降的影響值得關(guān)注。

為了考察軟土地基路堤的加筋墊層效應(yīng),進(jìn)行4組不同墊層結(jié)構(gòu)處理軟土地基的離心模型試驗(yàn),測(cè)試軟土地基的沉降變形、墊層拉力和路堤基底壓力等數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)表明:設(shè)置加筋墊層能有效減小并勻化軟土地基在上部路堤荷載作用下的沉降變形,約束地基水平變形,且剛性墊層的效果好于柔性墊層;柔性墊層具有一定的勻化路堤基底壓力的能力,基底壓力的分布與墊層結(jié)構(gòu)形式及路堤荷載的大小相關(guān);隨路堤荷載的增加,剛性墊層的水平拉力呈m形分布,柔性墊層筋帶拉力由m形分布逐漸過渡為\"鍋底\"狀分布,若忽略地基的摩擦力,剛、柔性墊層中路肩下拉力可分別用靜止土壓力公式和朗肯主動(dòng)土壓力公式估算。

軟土地基超深基坑開挖的離心模型試驗(yàn)研究——土工離心模型試驗(yàn)在巖土工程領(lǐng)域的研究方面發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合上海軌道交通某線路越江隧道修復(fù)工程，開展了38m超深基坑開挖的離心模型試驗(yàn)。試驗(yàn)所采用的幾何相似比例為1：120，根據(jù)抗彎剛度和抗壓剛度相似原則...

軟土地基上海堤的沉降及穩(wěn)定性是圍墾海堤工程的關(guān)鍵問題。針對(duì)海堤工程開展離心機(jī)模型試驗(yàn),分別通過變加速度法及恒加速度法模擬海堤填筑過程和竣工后穩(wěn)定運(yùn)行過程,得到了海堤施工期及工后沉降變化規(guī)律,并通過piv技術(shù)觀察海堤的破壞模式;在此基礎(chǔ)上,采用geostudio軟件分別基于總應(yīng)力及有效應(yīng)力分析法,分析了海堤施工期及竣工后穩(wěn)定運(yùn)行期海堤的整體穩(wěn)定性隨時(shí)間變化規(guī)律。物理和數(shù)值模擬結(jié)果表明,離心模型試驗(yàn)?zāi)芤欢ǔ潭壬夏M海堤的變形及失穩(wěn)情況,且與數(shù)值分析結(jié)果吻合較好。海堤施工期瞬時(shí)失穩(wěn)的滑裂面貫穿軟土地基,并使海堤滑體發(fā)生了超過1m的瞬時(shí)沉降。海堤填筑完成后地基超靜孔隙水壓力逐漸消散、海堤穩(wěn)定性安全系數(shù)隨時(shí)間不斷提高。海堤豎向和水平位移最大值分別位于堤軸線處及坡腳處。

軟土地基上海堤的沉降及穩(wěn)定性是圍墾海堤工程的關(guān)鍵問題.針對(duì)海堤工程開展離心機(jī)模型試驗(yàn),分別通過交加速度法及恒加速度法模擬海堤填筑過程和竣工后穩(wěn)定運(yùn)行過程,得到了海堤施工期及工后沉降變化規(guī)律,并通過piv技術(shù)觀察海堤的破壞模式;在此基礎(chǔ)上,采用geostudio軟件分別基于總應(yīng)力及有效應(yīng)力分析法,分析了海堤施工期及竣工后穩(wěn)定運(yùn)行期海堤的整體穩(wěn)定性隨時(shí)間變化規(guī)律.物理和數(shù)值模擬結(jié)果表明,離心模型試驗(yàn)?zāi)芤欢ǔ潭壬夏M海堤的變形及失穩(wěn)情況,且與數(shù)值分析結(jié)果吻合較好.海堤施工期瞬時(shí)失穩(wěn)的滑裂面貫穿軟土地基,并使海堤滑體發(fā)生了超過lm的瞬時(shí)沉降.海堤填筑完成后地基超靜孔隙水壓力逐漸消散、海堤穩(wěn)定性安全系數(shù)隨時(shí)間不斷提高.海堤豎向和水平位移最大值分別位于堤軸線處及坡腳處.

離心模型試驗(yàn)是模擬重力作用下土工問題的最有效方法之一。運(yùn)用離心模型試驗(yàn)?zāi)M了福廈線深厚軟土地基天然狀態(tài)、袋裝砂井、粉噴樁、粉噴樁結(jié)合袋裝砂井兒種工況的沉降特性,結(jié)果表明:福廈線深厚軟土地基工程性質(zhì)非常差,不能直接在其上進(jìn)行路堤填筑;袋裝砂井能加快地基固結(jié),但控制沉降作用效果有限;粉噴樁加固能大幅減小軟基沉降和提高地基強(qiáng)度,但下臥層工后沉降較大,樁體有明顯的下刺現(xiàn)象,工后沉降也較大;粉噴樁結(jié)合砂井加固,能顯著提高加固區(qū)強(qiáng)度和減小工后沉降,是福廈線深厚軟土地基處理的有效、合理方法。

地鐵隧道發(fā)生的過量不均勻縱向沉降對(duì)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形、接頭防水、以及隧道正常運(yùn)營的影響不容忽視。離心模型試驗(yàn)是一種被廣泛采用的土工試驗(yàn)方法,通過離心試驗(yàn)對(duì)某地鐵越江隧道的地基沉降進(jìn)行模擬,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,得出幾點(diǎn)結(jié)論和建議,以期能對(duì)地鐵隧道沉降的預(yù)估提供一點(diǎn)參考依據(jù)。

結(jié)合某海上風(fēng)電場(chǎng)樁基工程中的大直徑超長(zhǎng)鋼管樁抗拔承載力研究,利用離心模擬技術(shù),初步推求得出荷載-位移的關(guān)系曲線(即q-s曲線),并與現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)成果得出的q-s曲線進(jìn)行了比較,分析兩者加載方式和加載速率的不同對(duì)q-s曲線的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),上拔力的加載速率較快,求得的單樁抗拔極限承載力偏高。

為了探究不同形式的樁網(wǎng)復(fù)合地基加固軟土的效果,設(shè)計(jì)了3組復(fù)合地基進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)。第1組為pvc管材加固軟土地基,第2組為樁承式復(fù)合地基,第3組為pvc管材與砂樁復(fù)合地基。在模型箱鋼板內(nèi)側(cè)壁涂上黃油,并覆以塑料薄膜來減小邊界效應(yīng);在pvc管材和土工編織網(wǎng)(格柵)上粘貼應(yīng)變片,來測(cè)試pvc樁體應(yīng)力及加筋拉力;在樁間土、砂樁頂部安裝土壓力盒,在路面的中心、路肩處安裝百分表來測(cè)定相應(yīng)的變形。試驗(yàn)結(jié)果表明:1)對(duì)于路面、路肩的沉降及二者的差異沉降,第3組沉降值最大,第2組沉降值最小;2)pvc樁與土應(yīng)力比中,第2組應(yīng)力比與其它2組比較則大得多;3)格柵應(yīng)變變化規(guī)律較紊亂,在相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的格柵應(yīng)變則是第2組最大。3組試驗(yàn)的結(jié)果說明在軟土路段,在條件允許時(shí),宜采用樁承式路堤來加固,加固效果更好。

在總結(jié)回顧大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,介紹了土工離心模型試驗(yàn)的原理、方法,較詳細(xì)地闡述了該技術(shù)在工程中的應(yīng)用,最后指出了土工離心模型試驗(yàn)技術(shù)存在的問題,并闡明其發(fā)展方向。

飽和砂土地層中隧道結(jié)構(gòu)可能會(huì)因地震地基液化而發(fā)生破壞。通過對(duì)可液化地層中地鐵隧道結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力離心模型試驗(yàn),研究了飽和松砂地基在地震作用下的反應(yīng)特性、可液化地層中地鐵隧道結(jié)構(gòu)的上浮及變形特性和設(shè)置截?cái)鄩?duì)限制隧道結(jié)構(gòu)上浮的效果等問題。研究結(jié)果表明,地基液化引起的隧道襯砌上的附加變形內(nèi)力以及隧道上浮量主要受地基液化時(shí)土水壓力的變化影響。截?cái)鄩Φ脑O(shè)置限制了隧道兩側(cè)土體向隧道下方流動(dòng)的趨勢(shì),有效減小了隧道結(jié)構(gòu)的上浮量。

為了研究剛性基礎(chǔ)下柔性樁加筋復(fù)合地基在靜力荷載下的受力性能,本文采用自行研制的室內(nèi)模型試驗(yàn)設(shè)備,考慮是否加筋、不同樁徑、格柵上預(yù)應(yīng)力等影響因素,對(duì)剛性基礎(chǔ)下柔性樁加筋復(fù)合地基開展室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:墊層中格柵下土壓力大于格柵上土壓力,隨著荷載增大而增大,樁徑較大的復(fù)合地基中墊層格柵下土壓力與上土壓力之比較大；土工格柵上預(yù)應(yīng)力增大,土工格柵下土壓力與格柵上土壓力之比減??；與未加筋的柔性樁復(fù)合地基相比,柔性樁加筋復(fù)合地基墊層中格柵下土壓力與格柵上土壓力之比較小,應(yīng)力擴(kuò)散效果更好。