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软土隧道盾构出洞灾害的渗流应力耦合分析 总被引：2，自引：0，他引：2
对盾构出洞口涌水涌砂灾害问题作了分析。利用Midas-GTS软件,建立了盾构出洞施工的有限元模型。考虑盾构出洞施工的渗流-应力耦合效应,研究了盾构工作井外加固土体前方高水位工况下,地下水绕加固土体下卧土层的渗流规律以及加固土体前方原状土的沉降规律。研究结果表明,在假定井外加固土体完全隔水情况下,洞门涌水涌砂灾害的发生与否受到土体加固长度、井外地下水等因素影响;土体加固长度的增加对工程安全有利,但成本较高;地下水位的降低能有效减小盾构出洞洞门涌水灾害的发生,需综合考虑工程安全性、经济性和工期等来确定合理的施工参数。 相似文献
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在软土地区采用悬臂式支护结构易造成基坑侧向位移过大,工程中常采用坑底加固措施达到减少侧向位移的目的。为了得到坑底加固土体对围护结构的影响规律,首先以弹性地基梁法为基础建立了基坑的有限元模型,利用该模型分析了坑内土体的加固深度及程度对悬臂式围护结构变形及内力的影响。结果表明,悬臂式围护结构的位移随加固深度及程度的增大而减小,而且还存在着临界加固深度及程度;悬臂式围护结构的内力受加固深度及程度的影响较小。因此,合理地确定坑内土体的加固深度及程度既能保证基坑安全,又能够节省工程造价。 相似文献
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基于三维快速拉格朗日有限差分法多孔介质流固耦合理论及弹塑性极限平衡理论,根据羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程QK-2井实钻资料,分析在渗流条件下井壁失稳机理,并对失稳段井壁稳定性进行了数值模拟分析,研究在不同钻井液密度下井径周围围岩应力分布和井眼坍塌或拉裂变形规律,为羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程确定地层不坍塌（不缩径）、不压漏的钻井液安全密度窗口,以便为钻井井身结构设计及合理钻井液密度的确定提供依据。 相似文献
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雨水入渗对非饱和土坡稳定性影响的参数研究 总被引：57，自引：1，他引：56
很多国家和地区的斜坡失稳与雨水入渗有密切关系。通过参数分析研究可以深化对这种关系的认识和理解,因而对滑坡灾害的预测和预防有重要意义。针对香港地区一种典型非饱和土斜坡,用有限元法模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,然后将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于斜坡的极限平衡分析。计算中采用延伸的摩尔－库伦破坏准则以便考虑基质吸力对抗剪强度的贡献,研究了降雨特征、水文地质条件及坡面防渗处理等因素对暂态渗流场和斜坡安全因数的影响。数值模拟结果表明：降雨强度、降雨历时和雨型对暂态渗流场及斜坡稳定性有明显的影响;土体的渗透系数,尤其是渗透系数各向异性的影响特别显著;斜坡中相对隔水层的存在以及斜坡防渗护面的效果等因素的影响均不容忽视。 相似文献
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基于正交试验和复合单元法的排水孔优化设计 总被引：1，自引：0，他引：1
排水孔是常用的工程渗控措施,其排水降压效果将直接影响工程的安全与稳定,因此,正确模拟排水孔进而优化设计尤为重要。由于影响排水效果的因素众多,优化设计需要针对多种排水孔方案进行渗流分析,计算量较大,采用正交设计法确定排水孔方案可以大大减少渗流分析次数;传统的数值模拟方法在排水孔方案改变时需要重新绘制计算网格,前处理难以实现,采用复合单元法,无需绘制排水孔网格,因而不同排水方案的渗流分析可共用一套网格,降低了前处理的工作量和难度。基于正交试验和复合单元法的排水孔优化设计的具体步骤为：确定试验指标、因素和水平;选择合适的正交表,确定渗流计算方案;对各方案依次采用复合单元法进行渗流分析;根据渗流计算结果进行极差分析和方案优选。该方法能够迅速有效地确定出“最优”的排水孔方案,具有一定的工程实用价值,实例分析表明了该方法的可行性和优越性。 相似文献
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采用淤背方式加固黄河大堤时,河南、山东一期工程堤身多处出现裂缝。目前尚无淤背对堤身影响的定量研究成果,因而放淤固堤的合理施工速率难以确定。淤背体及堤防土体的水分消散过程实际上是非饱和流固耦合问题;淤背分级施工的变水头边界问题,可等效成多级常水头边界问题。采用非饱和渗流分析方法,计算出每级施工后堤防及淤背体的浸润线;将其作为已知边界条件,考虑堤防土体力学特性、排水条件等影响,进行非饱和流固耦合分析,据此提出相应的淤背施工合理速率。研究表明,该模型计算结果与实际情况相符,因而可为黄河标准化堤防工程设计与施工提供理论依据,并可供其它河流治理时参考。 相似文献
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真空预压法加固深厚超软土地基时,一方面使地基土体产生侧向收缩变形,有利于地基的稳定;但另一方面向真空预压区的侧向变形对周围房屋、地下管线、道路等建筑物也产生不利影响,甚至会出现管道断裂、围墙倒塌、路堤被毁等严重工程事故。结合真空预压加固软基工程中出现的对周围环境影响的问题,进行了考虑土体拉裂影响的有限元分析,研究抽真空过程及加固区外不同距离、不同土体深度沉降的变化规律。研究结果表明,采用Biot固结理论、考虑土体拉裂的有限元计算结果与现场加固区外土体沉降及影响区范围的实测结果基本一致。 相似文献
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土工格栅加筋土地基平板载荷试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
在近年来的岩土工程实践中,土工合成材料加筋土技术得到越来越广泛的应用。采用平板载荷板试验方法,进行了多组加筋砂土地基模型试验,监测和分析了不同加筋材料（双向格栅与四向格栅）和加筋层数对土工格栅加筋土地基承载特性的影响。研究结果表明：土工格栅加筋土地基与无筋地基相比,承载性能得到改善,双层加筋明显优于单层加筋;土工格栅加筋限制了浅层地基的侧向变形,相同荷载下地基沉降减小,可恢复变形增大;模型试验中测得加筋材料应变和拉力很小,与土工格栅强度相比,拉伸模量对加筋土地基承载力的贡献更大。 相似文献
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返包式加筋土挡墙是一种柔性面板挡墙,因其良好的地基适应性及地震安全性广泛应用于交通、市政和水利等诸多领域中。本文使用FLAC3D数值模拟程序对返包式加筋土挡墙墙面坡度、土工袋填料及筋材强度进行了抗震性能研究。研究结果表明：当墙面坡度<1∶0.30时,墙后侧向土压力分布均匀且数值较小,近似于一条竖向直线;当墙面坡度≥1∶0.30时,墙后侧向土压力分布规律一致且符合朗肯土压力理论。因此,当墙面坡度<1∶0.30时,加筋土结构应按加筋土边坡进行设计;当墙面坡度≥1∶0.30时,加筋土结构应按加筋土挡墙进行设计。土工袋填料种类对返包式加筋土挡墙地震动力响应几乎没有影响,在抗震设计时可不考虑其对挡墙的影响。筋材强度越高,返包式加筋土挡墙抗震性能越好,但筋材强度与挡墙的抗震性能不成正比例,由于加筋土结构的"加筋作用饱和"现象,大幅度提升筋材强度并不会使挡墙的抗震性能得到大幅度提升;因此,工程中在保证筋材强度达标的前提下需注意经济性。 相似文献
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筋-土界面强度参数是加筋结构设计和稳定分析的关键技术指标。拉拔试验能较好模拟现场加筋行为而得到广泛的应用。基于拉拔和直剪试验研究了拉拔（剪切）速率对筋-土界面特性和吹填砂强度特性的影响规律及机制,同时探讨了不同填料界面、筋材类型的加筋效果。结果表明：随着拉拔（剪切）速率的增大,吹填砂-筋材-吹填砂界面的抗剪强度下降明显,而软土-筋材-吹填砂界面以及砂本身强度则变化不大。从强度指标来看,拉拔速率增大,筋-砂界面强度的降低主要表现为似黏聚力的降低,筋-软土界面抗剪强度的增加表现为内摩擦角增大,剪切速率对吹填砂则基本无影响。筋-土界面特性受拉拔速率和正应力的共同影响,与筋材类型和填料特性有关。筋-土界面内摩擦角小于填料摩擦角,但在一定正应力下低速剪切时（如<0.53 mm/min）可获得高于填料的抗剪强度。宜根据似黏聚力大小合理选择摩擦参数进行加筋结构的设计与评价。 相似文献
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网格状带齿加筋是一种新型的土工加筋技术,汲取了传统网格状与条带式带齿加筋的优点,其筋土界面特性是加筋结构设计的基础。利用室内拉拔试验从宏观角度分析筋材与土的界面特性,结合颗粒流程序,筋材用平行黏结模拟,从细观角度分析筋土接触界面的产生和发展演化规律。数值结果表明：齿筋的存在对界面处颗粒的移动及剪切带的宽度影响显著,其破坏模式呈现波浪型,在齿筋附近出现应力集中现象。筋土界面处筋材与土颗粒摩擦、咬合和阻抗作用提供“似黏聚力”是改变网格状带齿加筋体系作用机制的内在原因。研究成果对于明确网格状带齿加筋拉拔的机制及模型的建立都具有意义。 相似文献
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In this paper, a model geosynthetic-reinforced soil retaining walls (GRS-RW) is tested by vertically loading it through a rough footing on the top near the retaining wall and the results are simulated by a sophisticated nonlinear Finite Element Method (FEM) having a novel rate dependent constitutive model for both the backfill material and the geosynthetic reinforcement. Usually, polymer geosynthetic reinforcement is known to exhibit more-or-less rate-dependent stress–strain or load–strain behavior due to their viscous properties. The geomaterials (i.e., clay, sand, gravel and soft rock) also exhibit viscous properties. The viscous behavior of geometrials are quite different from that of the polymer based geosynthetic-reinforcements. It has been revealed recently that viscous behavior of sand is a kind of temporary effect, which vanishes with time. So the rate-dependent deformation of backfill reinforced with polymer geosynthetic reinforcement becomes highly complicated due to interactions between the elasto-viscoplastic properties of backfill and reinforcement. In the present study, a scaled model geosynthetic-reinforced soil retaining wall is tested with a vertically loaded rough rigid footing. The results of the model test are simulated by using an appropriate elasto-viscoplastic constitutive model of both sand and geogrid embedded in a nonlinear plane strain FEM. 相似文献
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Drained triaxial tests are conducted on natural and reinforced sand under various stress paths. Direct shear tests and pull-out tests are conducted on soil–reinforcement interface and on reinforcement, respectively. The effects of two types of reinforcement, viz, woven and non-woven geotextile and number of layers of reinforcement are investigated. Hierarchical single surface model is used to depict the behaviour of natural and reinforced soil by treating the soil as a single composite material and by considering soil, reinforcement and interface as independent elements. It is shown that the material parameters are very much affected by the type and the number of layers of reinforcement. The hierarchical model provides satisfactory prediction for both natural and reinforced soil. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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大直径杯型冻土壁温度场数值分析 总被引：8，自引：0，他引：8
结合南京地铁10号线过江隧道盾构始发工程,运用有限元软件建立三维数值模型,对大直径杯型冻土壁温度场的发展与分布规律进行研究,分析不同因素对该温度场的影响规律,比较研究不同土层下该温度场的降温规律。数值计算表明:在设计冻结方案下,杯型冻土帷幕厚度满足加固范围要求,开始交圈时间由早到迟依次为外圈管中圈管内圈管,形成闭合大直径杯型冻结帷幕的时间为12 d;冻结壁交圈时间随导热系数的增大而线性减小,随容积热容量和原始地温的增大而线性增大,原始地温每升高5℃,冻结壁交圈时间增加约1 d;相变潜热变化对冻结初期和后期土体降温过程几乎没有影响;不同土层降温速度由快到慢分别为砂土水泥土黏土水泥土,砂土黏土;砂土水泥土与砂土、黏土水泥土与黏土几乎同时达到相变阶段;无论水泥改良与否,砂土总比黏土的开始交圈时间早4 d。所得结果为今后类似工程设计提供了理论依据。 相似文献
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Capturing strain localization in reinforced soils 总被引：2，自引：1，他引：1
Lade’s single hardening soil model with Cosserat rotation embodied in the finite element method is employed to investigate
the behavior of geosynthetic reinforced soils with special attention to the development of shear banding. The ability of the
finite element model to detect shear banding in a reinforced soil is examined against three high quality small-scale laboratory
plane strain tests on Toyoura sand with and without reinforcement. These three tests were chosen because of the clear failure
surfaces that developed in the soil during loading. The FEM analyses were able to reasonably simulate the plane strain laboratory
tests including both unreinforced and reinforced cases. The FEM analyses gave reasonably good agreement with the experimental
results in terms of global stress–strain relationships and shear band occurrences. Furthermore, and based on FE analyses of
a hypothetical geosynthetic reinforced soil (GRS) retaining wall, it is shown that the geosynthetic reinforcements are very
effective in hindering the formation of shear bands in GRS retaining walls when small spacing between the reinforcement layers
was used. When used properly, the geosynthetic reinforcements made the soil behave as a truly reinforced mass of considerable
stiffness and strength. 相似文献