振動荷載下安家莊隧道紅黏土工程力學(xué)特性

對中南地區(qū)特殊的紅粘土進行工程特性研究,通過大量室內(nèi)試驗,得出該地區(qū)紅粘土的基本物理指標(biāo),發(fā)現(xiàn)該地區(qū)各工點紅粘土具有相似的膨脹性和收縮性,較好的壓實性。特殊的固結(jié)變形特性導(dǎo)致紅粘土層形成上硬下軟的工程特性,這種特性將對地基變形和邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生不良影響,對此提出加固方法和措施。

沖擊荷載作用對土體力學(xué)特性影響較大,為了研究此特性,基于天津濱海結(jié)構(gòu)性軟黏土,以空心圓柱扭剪儀模擬沖擊荷載作用,并在沖擊荷載作用前后對土體進行不固結(jié)不排水三軸試驗,對比研究不同試驗條件下結(jié)構(gòu)性軟黏土力學(xué)特性。試驗結(jié)果表明:低圍壓常規(guī)三軸剪切試驗狀態(tài)下,土體表現(xiàn)出弱應(yīng)變軟化現(xiàn)象,且土體抗剪強度包線不能用直線表示,而是可由兩條直線近似擬合而成;沖擊荷載作用時,在一定應(yīng)力范圍內(nèi),沖擊荷載越大,土體軸向應(yīng)變、孔隙壓力以及主應(yīng)力差峰值也越大;沖擊荷載作用后三軸剪切試驗各圍壓下土體都呈應(yīng)變硬化型,主應(yīng)力差峰值均大幅減小,且土體抗剪強度包線均可用直線表示,c、φ值也遠小于未受沖擊荷載時三軸剪切試驗相應(yīng)數(shù)值。最后,總結(jié)分析沖擊荷載作用對軟黏土強度的影響,并擬合得到強度折減與圍壓、沖擊荷載的關(guān)系,為實際工程中承受沖擊荷載的結(jié)構(gòu)性軟黏土強度確定提供參考。

論述隧道襯砌結(jié)構(gòu)動力有限元分析的理論與數(shù)值計算方法,并以京廣線朱亭隧道列車振動荷載現(xiàn)場測試成果為基礎(chǔ),通過對3種不同斷面形狀的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特征進行分析研究,可獲得隧道襯砌結(jié)構(gòu)豎向位移、豎向加速度及各種內(nèi)力時程曲線。研究成果對評價既有提速鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力穩(wěn)定性和完善鐵路隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論具有一定的指導(dǎo)意義。

循環(huán)荷載作用下粉土的動力學(xué)特性——選用近海分布廣泛的粉土為研究對象，利用動三軸壓縮試驗結(jié)果得到了動荷載作用下粉土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、孔壓發(fā)展模式及動強度與臨界循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系；探討固結(jié)圍壓和固結(jié)比對粉土動力學(xué)性質(zhì)的影響。動力學(xué)試驗結(jié)果表明，動...

以某交疊隧道為背景,通過有限元分析理論與數(shù)值計算方法建立三維模型,研究了雙向列車通過時其振動對隧道結(jié)構(gòu)的影響。分析表明:拱底中央受列車振動荷載影響最大,結(jié)構(gòu)滿足安全性要求;土壓靜載仍為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素。

沖擊荷載下飽和軟黏土的孔壓和變形特性——利用室內(nèi)動力固結(jié)試驗裝置，對淤泥質(zhì)飽和軟黏土施加沖擊荷載，分析在不同圍壓下施加不同的沖擊能量時試樣所受的沖擊應(yīng)力、孔隙水壓力和軸向變形，發(fā)現(xiàn)錘重和落距的組合是影響沖擊應(yīng)力的主要因素。試驗表明，軸向變形與...

列車移動荷載作用下分層地基響應(yīng)特性——用分層半空間上周期性支撐的歐拉梁模型求解多層地基和鐵路軌道在列車運動荷載作用下的振動問題，通過fourier積分變換得到軌道運動的格林函數(shù)表達式，并用矩陣傳遞法導(dǎo)出地基對軌枕的支撐剛度，結(jié)合軌道和地基運動的整體...

振動荷載下飽和砂土液化區(qū)的發(fā)展——本文以兩相介質(zhì)理論為基礎(chǔ)，將飽和砂土簡化為一維情況，對飽和砂土液化區(qū)的范圍做了一些理論探討。結(jié)果表明，液化區(qū)擴展隨時間而逐漸變緩，且固相密度越大，發(fā)展越慢，而dp/dn越大，則液化區(qū)擴展越快。

隧道工程爆破施工引起襯砌結(jié)構(gòu)以及地表建筑物破壞時有發(fā)生,研究隧道工程爆破振動效應(yīng)以及安全性評價方法,對確保隧道工程施工安全十分重要。基于三維動力有限元分析方法,以某城市雙連拱隧道工程爆破施工為例,探討爆炸沖擊荷載作用下隧道圍巖介質(zhì)動力響應(yīng)特征。研究表明,爆破沖擊對周圍介質(zhì)的影響具有時間滯后和累積損傷效應(yīng),只考慮爆破瞬時最大振動波速對圍巖介質(zhì)以及地表建筑物的影響不能真實反映爆破影響的實質(zhì)。同時結(jié)合具體工程對地表建筑物爆破安全評價方法進行分析研究,建議將現(xiàn)代數(shù)值分析方法應(yīng)用于復(fù)雜條件下隧道爆破安全性評價工作。

偏心荷載下雙層飽和黏土地基承載特性——在海洋與近海工程中，海洋建筑物地基受到水平荷載、豎向荷載和彎矩荷載的共同作用，地基土體非均質(zhì)成層分布。因而，復(fù)合加載模式下層狀地基的極限承載力與破壞機理研究是海洋工程設(shè)計的關(guān)鍵問題。針對豎向荷載(v)和彎矩...

動荷載作用下砂土流化特性的研究進展——總結(jié)了有關(guān)砂土液化的研究成果，主要包括砂土的液化機理、砂土液化的判別方法、砂土中孔隙水壓力的發(fā)展模型以及室內(nèi)和室外原位測試技術(shù)，并對將來的進一步的研究提出了一些建議和展望．

隨著高速鐵路的快速發(fā)展,高速列車荷載對大斷面隧道結(jié)構(gòu)的影響受到關(guān)注。采用激振函數(shù)模擬高速列車豎向振動荷載,運用彈塑性有限元方法對大斷面隧道結(jié)構(gòu)在列車振動荷載作用下的動響應(yīng)進行了深入的分析。研究了不同斷面形式、車速和阻尼比系數(shù)對振動響應(yīng)的影響,并將結(jié)果與小斷面隧道進行比較。

南寧軌道交通1號線采用盾構(gòu)法穿越膨脹巖分布區(qū)?？紤]不同巖層組合對列車振動荷載與膨脹力共同作用下隧道管片與圍巖的動力響應(yīng)進行數(shù)值模擬分析。結(jié)果表明:距離管片越遠列車振動荷載引起的沉降越小；荷載條件相同時巖土體阻尼比越小受列車振動荷載影響越大,因而產(chǎn)生的沉降越大；不同巖層組合條件下隧底相同位置的位移、速度、加速度和豎向應(yīng)力時程曲線均在加載初期突變,在施加的列車振動荷載穩(wěn)定后近似呈簡諧波動形式；隧道腰部所受的豎向應(yīng)力最大,頂部所受的豎向應(yīng)力最小。

基于biot波動方程,經(jīng)過fourier變換和逆fourier變換后可獲得波數(shù)-頻率域以及時間-空間域的解析解。通過數(shù)值分析的手段研究了移動荷載作用下飽和多孔彈性地基中波的傳播特性。重點就彌散曲線、多譜勒效應(yīng)、波的成分和動力響應(yīng)頻率等幾個特性進行了分析,發(fā)現(xiàn)飽和土地基由于比彈性地基多了一項流體介質(zhì),波動特性明顯差異于彈性介質(zhì)。

以青島地鐵下穿膠濟鐵路為研究背景,應(yīng)用隧道結(jié)構(gòu)的動力有限元數(shù)值分析方法,對列車動荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的動力響應(yīng)進行三維數(shù)值模擬。分析了單列列車動荷載、兩列列車動荷載同向及相向三種工況下,隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的應(yīng)力及位移曲線。研究表明,在列車動荷載作用下,隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的動力響應(yīng)呈現(xiàn)近似簡諧波變化;從地表到隧道拱頂?shù)膭恿憫?yīng)不斷衰減,且衰減速度從地表到隧道拱頂不斷減小;兩列列車動荷載作用下,隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的動力響應(yīng)值較單列列車動荷載作用下的動力響應(yīng)值有明顯增加,但并未達到單列列車動荷載的兩倍。

以青島地鐵下穿膠濟鐵路為研究背景,應(yīng)用隧道結(jié)構(gòu)的動力有限元數(shù)值分析方法,對列車動荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的動力響應(yīng)進行三維數(shù)值模擬。分析了單列列車動荷載、兩列列車動荷載同向及相向三種工況下,隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的應(yīng)力及位移曲線。研究表明,在列車動荷載作用下,隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的動力響應(yīng)呈現(xiàn)近似簡諧波變化;從地表到隧道拱頂?shù)膭恿憫?yīng)不斷衰減,且衰減速度從地表到隧道拱頂不斷減小;兩列列車動荷載作用下,隧道結(jié)構(gòu)-地層體系的動力響應(yīng)值較單列列車動荷載作用下的動力響應(yīng)值有明顯增加,但并未達到單列列車動荷載的兩倍。

在合理假設(shè)樁側(cè)摩阻力在樁尖平面應(yīng)力分布的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了樁尖附近應(yīng)力場公式,得出了在樁長、樁徑、樁周土內(nèi)摩擦角一定的情況下,樁尖地基應(yīng)力與樁頂豎向動荷載的時程反應(yīng)規(guī)律。并對影響樁尖地基應(yīng)力的各因素進行了敏感分析,為樁尖附近其他地下結(jié)構(gòu)的驗算提供依據(jù)。

大跨斜拉橋在移動荷載作用下的振動控制——多重調(diào)質(zhì)阻尼器是由多個具有不同頻率、不同質(zhì)量或不同阻尼的調(diào)質(zhì)阻尼器構(gòu)成的動力吸振器群，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的被動控制中。采用頻域分析方法考慮tmd在多自由度結(jié)構(gòu)中的布置，推演了具有多自由度結(jié)構(gòu)振動控制振型廣義...

為降低高速列車振動荷載通過土體作用于在建隧道存在的安全風(fēng)險,以濟南軌道交通r2號線開源路站—烈士陵園站區(qū)間工程為研究對象,運用flac3d軟件模擬分析在不同近接距離下,盾構(gòu)機推進過程中列車振動荷載對隧道施工的影響。研究表明:高速列車振動荷載加劇隧道管片變形,隨著近接開挖距離增加振動荷載影響程度趨于緩和；振動荷載加劇土體塑性變形,地面與隧道管片之間部分土體承受張拉剪切協(xié)同破壞。

地震荷載作用下凍土的動力學(xué)參數(shù)試驗研究——基于地震動荷栽作用下凍土的動三軸試驗，定量研究了重塑凍結(jié)蘭州黃土的動本構(gòu)模型、動彈性模量在不同溫度(-2℃、-5℃、-7℃、-10℃)下的變化規(guī)律，建立了相應(yīng)的溫度影響模型，為寒區(qū)建設(shè)工程提供了較為可靠的抗震...

凍結(jié)砂土在動荷載下的蠕變特征——通過分析不同試驗條件下的蠕變過程曲線，探討了凍結(jié)砂土在動荷載下的蠕變模型，分析了最大加載應(yīng)力、溫度及加載頻率對凍土蠕變破壞應(yīng)變、破壞時間和最小蠕變速率的影響．結(jié)果表明．當(dāng)最大加載應(yīng)力變大時，破壞應(yīng)變增加、破壞時...

利用從現(xiàn)場取得的原狀土樣,通過室內(nèi)動三軸試驗對循環(huán)荷載作用下的變形、孔壓和強度特性進行研究。試驗研究主要考慮了周圍固結(jié)壓力、循環(huán)剪切應(yīng)力比、荷載頻率和循環(huán)次數(shù)等因素的影響。研究表明,在循環(huán)荷載作用下,孔隙水壓力和軸向應(yīng)變均是一個波動上升的過程。當(dāng)循環(huán)應(yīng)力比增大時,動孔隙水壓力變化幅值顯著增加,而殘余孔壓也較大。同時,孔隙水壓力值也隨著周圍壓力的增大而明顯增大。當(dāng)作用荷載頻率比較大時,需要更多的循環(huán)次數(shù)才能達到小頻率作用荷載能達到的孔隙水壓力值。但是,隨著循環(huán)荷載作用次數(shù)的增加,頻率對孔隙水壓力的影響有減小的趨勢。