摘要：为方便隧道中人员和车辆在灾害中能就近逃生和避险,需要设置大量的地下结构联络通道,这就带来了盾构隧道管片开口问题。采用Timoshenko曲梁理论描述管片的力学行为,通过土弹簧和荷载模拟周围土体对隧道的约束和加载作用,三向弹簧模拟环内纵缝接头,均布剪切弹簧模拟环间接头,建立了分析模型。首先采用状态空间法,推导了不考虑开口时多环衬砌传递方程。其次引入自由边界条件,调整荷载和系统矩阵,导出了考虑开口工况和错缝拼装的多环衬砌传递方程,得到了开口工况下盾构隧道的响应。最后结合之江路联络通道工程,通过数值算例,验证所提方法的同时分析了大直径盾构隧道开口工况下开口环和邻近环的变形和内力分布规律,研究了地质条件和环间连接情况对衬砌开口的影响。结果表明:开口环位移增加而内力减小,邻近环则位移和内力都增加;周围地质条件越好,隧道受开口工况的影响越小。在实际工程中,可以通过增强环间连接的方法来减小开口工况对于衬砌受力的影响。

摘要：深入认识桩打入过程引起的桩周土体应力场变化对准确计算打入桩的竖向承载力十分重要。在有限元分析软件ABAQUS中采用大变形任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法以及状态相关莫尔-库仑砂土本构模型,模拟了室内标准模型槽试验,得到了桩循环打入过程中桩周砂土全阶段的应力变化规律,并重点分析了径向应力,验证了桩侧砂土应力水平的h/R效应(h为测点与桩尖竖向距离,向上为正;R为桩半径),获得了应力与桩尖和桩中心线相对位置的分布规律。数值模拟结果与室内模型试验实测结果较一致,验证了数值模拟方法的可靠性;有效补充了试验中难以测量的近桩侧区域的应力分布数据,可为打入桩的承载力设计理论和设计方法研究提供依据。

摘要：桩基础被广泛应用于近海工程,如海上风电机多采用大直径钢管桩,但由于桩和锤的重量很大,在沉桩过程中可能会发生溜桩现象,溜桩容易对桩和桩锤造成损伤,严重影响打桩的效率,还可能造成严重的安全事故。因此分析出现溜桩现象的原因,给出合理的承载力计算方法是具有现实意义的。对溜桩的过程和原因进行了分析;用基于CPT的ICP-05和UWA-05设计方法对海上风电大直径钢管桩在自由入泥深度和溜桩深度的土的承载力进行了分析计算,发现ICP-05方法在计算自由入泥深度的承载力时的结果比较理想;针对溜桩现象,提出了一种基于影响区概念的折减优化公式,通过计算溜桩深度的承载力验证了优化设计方法的合理性。

摘要：海洋工程中常见的砂性土打入桩设计方法包括传统美国石油协会API法与基于静力触探试验CPT的ICP-05、UWA-05、Fugro-05和NGI-05等。但这些设计方法的可靠性与准确性仍然存在争议,其主要原因在于缺乏高质量的静载试验数据来对这些计算方法进行全面评价。为了对各种设计方法进行统一评价,并为新建立的打入桩设计方法提供原始数据进行标定和校验,因此建立具有广泛代表性的桩基承载力静载试验数据库尤为重要。基于以上原因,在国际上一些常用数据库的基础上进行扩充整理,组建了更具代表性的ZJU-ICL砂土数据库,其中包含118根高质量打入桩静载试验数据,并对该数据库采用统计方法对上述5种设计方法进行评价。

摘要：采用离散元方法,利用半径扩展法和重力沉积法分别生成具有初始各向同性和各向异性内结构的试样,并开展三轴不排水压缩和拉伸试验,研究不同制样方法产生的初始各向异性对砂土宏微观力学特性及其临界状态的影响。运用组构张量对砂土的各向异性进行量化,分析不同初始组构各向异性对组构张量演化的影响并确定了组构张量的临界值。试验结果表明:初始组构各向异性对试样的剪胀性有重要影响,由于受重力影响形成初始各向异性,其各向异性程度越大、组构方向与加载方向越一致,剪胀性越显著;初始组构各向异性对试样的临界状态没有影响,砂土的组构张量具有唯一的临界状态值。

摘要：准确预测打入桩的承载特性是一个重要的工程课题,特别是在近海工程中,如大型跨江海桥梁、风力涡轮机、港口和近海工程结构物平台等,这些重要结构物都将打入桩作为主要的基础形式,然而通过现场静载试验确定这类桩的承载力却十分有限。目前,国内外存在众多关于黏土中打入桩的竖向承载力计算方法,其中较为常用的有Furgo-96、NGI-99、ICP-05和UWA-13这4种设计方法。但将这些设计方法直接应用于工程设计和实践却仍然较少,其主要原因在于缺乏高质量的静载试验数据来评价这些设计方法的可靠性。因此,有必要搜集一个具有广泛代表性的桩基承载力静载试验数据库来客观评价上述设计方法的可靠性,用以帮助工程设计人员选择最适合的设计方法。基于这个目的,本研究在国际上一些常用数据库的基础上进行扩充整理,最终得到一个包含89根高质量打入桩静载荷试验数据的新数据库,称之为ZJU-ICL Clay数据库。采用上述4种设计方法预测ZJU-ICL Clay数据库的桩基承载力,并将预测结果与实测数据进行对比,应用统计方法,客观评价这4种方法的优缺点及可靠性。

摘要：钙质砂是一种由海洋生物残骸沉积而成的特殊岩土体,为我国南海岛礁主要的吹填材料,研究其动力特性意义重大。通过一系列不排水循环剪切三轴试验,分析饱和钙质砂孔压特性发展规律;引入能量法,建立钙质砂孔压和损耗能的内在联系。结果表明,饱和钙质砂的极限残余孔压比随固结应力比呈先增大后减小的变化趋势,循环加载过程所累积的损耗能与试样初始静剪应力比及相对密实度有关,受循环应力比影响极小,可通过构建的能量模型较好地预测不同试验条件下饱和钙质砂的损耗能。研究成果能为钙质砂地基的稳定性分析提供理论依据和技术支撑。

摘要：水泥加固是有效且常用的土体加固方法之一。工程上采用无侧限抗压强度衡量土体加固效果,但是由于土体加固后的强度受多种因素的复杂影响,目前尚无统一的方法可以合理表征和预测土体经水泥加固后的强度。本研究利用土单元体试验方法,研究了含水量对于水泥加固含细粒砂土强度的影响,建议采用“水胶比”用于水泥加固含黏粒砂土的配合比设计;还研究了含水量对加固后砂土的剪切波与超声波速的影响,利用剪切波和超声波速表征加固后土体的无侧限抗压强度,且该经验关联基本不受含水量、水灰比、水泥掺入比和养护龄期的影响,可以用于现场强度检测和监测。最后,对含水量影响水泥加固土体强度的机理进行了探讨。

摘要：利用MATLAB在有限元教学中进行公式推导和程序编写,可极大地降低学生掌握有限元理论和进行程序设计的难度,从而提高学习兴趣和效率.另外,利用MATLAB强大的图形处理功能,也可方便地进行有限元分析的后处理,增加学生对计算结果的感性认识,提高教学效果.经过几年的教学实践,发现学生经过本课程后,均具有独立使用MATLAB进行有限元程序设计的能力.

摘要：基于欧拉曲梁理论,提出一种新的盾构隧道双层衬砌结构解析分析方法。该方法用考虑层间滑移的双层曲梁模型模拟双层衬砌结构,并引入接头弹簧考虑外层管片衬砌的接头效应,然后利用状态空间法求得任意地层荷载和接头分布形式下结构的内力和变形。通过与已有解析解和数值模型的结果对比,验证所提出方法的正确性。利用该方法探讨不同的接头分布形式对双层衬砌结构内力和变形的影响,并研究不同接头刚度条件下,双层衬砌变形和内力随层间剪切刚度的变化规律。分析结果表明:(1)增大层间剪切刚度可以增强双层衬砌结构的整体刚度,并引起轴力增大和弯矩减小;(2)接头弯曲刚度的变化对结构弯矩和变形的影响很大,而对轴向压力的影响较小;(3)当接头拉压刚度过小时,层间剪切刚度大的双层衬砌结构会呈现较大的内缩趋势而出现有别于"横鸭蛋"型的变形模式。该研究成果可以为盾构隧道双层衬砌结构的设计提供参考。