飽和柔性樁復(fù)合地基表面振動特性研究結(jié)題摘要

本項目針對飽和土中柔性樁復(fù)合地基，建立飽和介質(zhì)三維動力有限元無限元耦合模型，編制計算程序，分析地面點源激振作用下飽和柔性樁復(fù)合地基振動場，考察樁柔性樁體的反射、透射和繞射作用以及柔性樁之間的相互干擾對表面振動信號的影響。通過分析發(fā)現(xiàn)，由于豎向增強體的反射、折射和繞射，在某些特定頻段，地面震動具有幾何衰減特性，呈現(xiàn)較為強烈的頻阻效應(yīng)；通過對彌散曲線的研究表明，在數(shù)倍柔性樁加固深度的波長下，表面波的波速高于天然地基的波速，兩者之間的差別與柔性樁的尺寸、間距、材料強度等參數(shù)相關(guān)，因此難以從彌散曲線上的半波長估算復(fù)合地基的加固深度。而通過單樁飽和復(fù)合地基上塊體振動響應(yīng)及塊體速度導(dǎo)納靈敏度分析發(fā)現(xiàn)，單樁復(fù)合地基上塊體振動規(guī)律與柔性樁尺寸，柔性樁和樁周土剛度、滲透性，以及塊體尺寸有關(guān)。因完整樁臨界樁長、缺陷樁缺陷臨界深度的存在，將使塊體振動法檢測柔性樁完整性受到一定的限制。復(fù)合地基剛度與低頻速度導(dǎo)納的相關(guān)性良好，并給出了利用低頻導(dǎo)納值推求地基動剛度的修正公式以及基于有限元無限元耦合模型的反演柔性樁彈性模量的阻尼最小二乘方法。本項目研究成果進(jìn)一步完善復(fù)合地基表面振動傳播理論，對應(yīng)用振動測試評估復(fù)合地基質(zhì)量有更深入的認(rèn)識。 2100433B

表面波技術(shù)一直試圖被工程界用來檢測豎向柔性樁復(fù)合地基的質(zhì)量，但飽和土體中的流固耦合效應(yīng)及豎向柔性樁對波動信號的干擾使該問題變得異常復(fù)雜。本項目針對飽和土中柔性樁復(fù)合地基，擬建立飽和介質(zhì)三維動力有限元無限元耦合模型，分析地面點源激振作用下飽和柔性樁復(fù)合地基振動場，考察樁土滲透系數(shù)、柔性樁體的反射、透射和繞射作用以及柔性樁之間的相互干擾對表面振動信號的影響。研究地面振動信號的幅頻、相頻特性隨振源和柔性樁空間位置變化而變化的規(guī)律。論證目前復(fù)合地基設(shè)計中套用水平層狀地基等效計算方法的局限性?，F(xiàn)場對水泥攪拌樁、砂石樁復(fù)合地基進(jìn)行多道表面波試驗，驗證柔性樁的物理幾何特性及空間布置形式在表面波頻散曲線上的反應(yīng)特征。并應(yīng)用飽和介質(zhì)有限元無限元耦合解分析樁土參數(shù)對實測信號的靈敏度，在此基礎(chǔ)上，反演復(fù)合地基的工程參數(shù)。本項目研究成果將使表面波法測試復(fù)合地基的結(jié)果更加可靠，同時進(jìn)一步完善復(fù)合地基表面振動傳播理論

第1章 緒論

1. 1 復(fù)合地基的特點和分類

1．2 剛—柔性樁復(fù)合地基概述

1．3 剛—柔性樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用

1．4 剛—柔性樁復(fù)合地基的研究現(xiàn)狀

1．5 樁土共同作用試驗研究現(xiàn)狀

1．6 本書的研究思路

第2章 剛—柔性樁復(fù)合地基靜荷載試驗

2．1 試驗原理和方法

2．2 單樁承載變形性狀試驗

2．3 帶褥墊層剛—柔性樁復(fù)合地基特性分析

2．4 無褥墊層剛—柔性樁復(fù)合地基特性分析

2．5 變參數(shù)剛—柔性樁復(fù)合地基

2．6 剛—柔性樁復(fù)合地基中剛性樁和自由狀態(tài)下剛性樁性能比較

2．7 靜荷載試驗的相關(guān)問題討論

2．8 本章小結(jié)

第3章 剛·柔性樁復(fù)合地基原位試驗

3．1 原位試驗概述

3．2 原位試驗儀器的布置

3．3 測試結(jié)果分析

3．4 本章小結(jié)

第4章 剛-柔性樁復(fù)合地基有限元分析

4．1 有限元分析方法

4．2 褥墊層參數(shù)對剛—柔性樁復(fù)合地基特性影響

4．3 承臺參數(shù)對剛—柔性樁復(fù)合地基特性影響

4．4 剛性樁參數(shù)對剛—柔性樁復(fù)合地基特性影響

4．5 柔性樁參數(shù)對剛—柔性樁復(fù)合地基特性影響

4．6 土參數(shù)對剛—柔性樁復(fù)合地基特性影響

4．7 本章小結(jié)

第5章 剛·柔性樁復(fù)合地基荷載分擔(dān)比

5．1 荷載分擔(dān)比的理論解

5．2 有限元實用計算公式

5．3 工程實測和理論解、經(jīng)驗公式的比較

5．4 本章小結(jié)

第6章 剛·柔性樁復(fù)合地基復(fù)合模量解析解

6．1 研究現(xiàn)狀

6．2 復(fù)合模量的理論推導(dǎo)

6．3 工程實例

6．4 不同參數(shù)對復(fù)合地基復(fù)合模量的影0向

6．5 本章小結(jié)

第7章 剛·柔性樁復(fù)合地基沉降計算

7．1 群樁沉降理論分析

7．2 現(xiàn)有剛—柔性樁復(fù)合地基沉降計算方法分析

7．3 剛—柔性樁復(fù)合地基沉降計算方法

7．4 工程實例比較

7．5 本章小結(jié)

第8章 剛·柔性樁復(fù)合地基設(shè)計

8．1 剛—柔性樁復(fù)合地基的分類

8．2 條形基礎(chǔ)剛—柔性樁復(fù)合地基設(shè)計

8．3 筏板基礎(chǔ)剛—柔性樁復(fù)合地基設(shè)計

8．4 改良型剛—柔性樁復(fù)合地基設(shè)計

8．5 本章小結(jié)

第9章 柔性基礎(chǔ)下剛—柔性樁復(fù)合地基特性

9．1 工程概況

9．2 地基處理方案選擇

9．3 設(shè)計和施工基本參數(shù)

9．4 試驗方案

9．5 應(yīng)力測試結(jié)果及分析

9．6 沉降測試結(jié)果及分析

9．7 本章小結(jié)

參考文獻(xiàn) 2100433B

《剛·柔性樁復(fù)合地基》實踐應(yīng)用性強，研究成果具有相當(dāng)大的推廣價值。剛·柔性樁復(fù)合地基是一種具有巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的新型復(fù)合地基?！秳偂と嵝詷稄?fù)合地基》從系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗、有限元數(shù)值分析、理論研究三方面對剛-柔性樁復(fù)合地基特性進(jìn)行了研究，介紹了剛·柔性樁復(fù)合地基荷載分擔(dān)比和復(fù)合模量解析題的研究成果，提出了沉降計算方法和面向?qū)嵺`的設(shè)計方法，解決了剛-柔性樁復(fù)合地基設(shè)計和施工技術(shù)難題。

飽和土中彈性波的傳播

飽和土中波傳播問題是巖土工程、地震工程及地球物理等學(xué)科領(lǐng)域的重要課題。由于飽和土是一種流固兩相多孔介質(zhì)，故與一般均質(zhì)彈性介質(zhì)相比,其中的波傳播問題要復(fù)雜得多，有關(guān)的研究尚待進(jìn)一步深入。

彈性波傳播特性：

(l)飽和土中P1波和S波的頻散性很小，而P2波的頻散性較大，特別是當(dāng)頻率很低時，P2波退化為擴(kuò)散過程。三種波的衰減均隨頻率的增大而增大，其中P2波的衰減較P2波和S波的衰減要大得多。

(2)飽和土存在一個特征頻率關(guān)，據(jù)此可將波頻劃分為高、中、低頻段。工程測試及室內(nèi)試驗頻率一般均在低頻段。在特征頻率附近,三種體波的速度和衰減的變化相對顯著。

(3)飽和土中三種體波的速度與孔隙率近似成線性關(guān)系，隨孔隙率增大，P1波的速度減小，P2波和S波的速度增大?？梢岳眠@種關(guān)系測試飽和土孔隙率。

(4)飽和土中P2波和S波的速度受滲透性和流體粘滯性的影響不大，而P2波速度及三種波的衰減通常受這兩種參數(shù)的影響相對較大，因此可望利用波衰減信息來測試飽和土滲透性和流體粘滯性。

(5)P2波傳播速度低而衰減又快，因此在工程測試中較難探測，其作用也一般被忽略。但是P2波的存在必將攜帶、消耗部分能量，而且在某些特定條件下(如在透水邊界)其作用將被激發(fā)。

飽和土中端承樁縱向振動特性

一、樁頂復(fù)剛度特性

1.振幅隨樁長逐漸衰減。

2.隨模量比的增加，振蕩的幅度和波長也逐漸增大，表明土越軟，樁土體系的相對剛度和阻尼的振幅越大。

3.滲透力對樁的動剛度因子和等效阻尼的影響較小，隨滲透力的增大，動剛度因子和動阻尼的振幅略有減小。當(dāng)滲透力很大或滲透系數(shù)很小時，飽和土體近似一個封閉系統(tǒng)，這時水相與固相的相對運動減弱，因而阻尼減小。

二、樁頂速度幅頻響應(yīng)及時域特性分析

1.隨著長徑比的增加，幅頻曲線的振幅及時域曲線的底部反射減小。當(dāng)長徑比達(dá)80時，兩種曲線的振幅己很小，趨于直線。因此在樁基實測中存在臨界長度。

2.隨著模量比的增長，幅頻曲線及反射波曲線的幅值增長，而幅頻的初始剛度值降低。

3.滲透力的影響較小，表明了在很短的時間內(nèi)孔隙水的影響難以體現(xiàn)。

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