摘要：MICP技术可以显著降低固化土壤的渗透系数,然而目前没有关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算方法。基于理论推导和试验验证的方法,研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性,提出MICP加固花岗岩残积土的碳酸钙生成量和渗透系数理论表达式。假设MICP的反应速率线性衰减,通过酶促反应动力学方程得到MICP加固土体的CaCO3生成量,估算CaCO3晶体的粒径和个数,从而获得加固后试样的孔隙比、迂曲度和颗粒比表面积,代入修正的Kozeny-Carman方程,得到加固后土体的渗透系数理论表达式。与试验数据对比分析结果表明:CaCO3的产量早期增加快,后期增加变缓并逐渐趋于稳定;MICP加固土体的渗透系数其具有早期降低快,后期趋于平稳的特征。胶结液浓度为0.50、0.75、1.00、1.25 kmol/m3的试样渗透系数最终分别降低了35%、40%、45%和55%。提出的CaCO3含量表达式和渗透系数表达式与试验结果拟合良好,可为微生物加固的设计计算提供参考。

摘要：增压式真空预压法是一种新兴的软土改良技术,目前对其固结理论的研究成果相对较少,基本处于起步阶段。基于等体积应变假设和达西定律,提出一种包含增压管和排水板的新型等效固结解析模型。首先,针对地基固结过程中排水板出现的淤堵问题,考虑排水板的变井阻效应,假定其渗透系数随时间指数衰减并随深度线性衰减;另外,考虑排水板涂抹作用以及土体内径–竖向渗流,推导了该模型的固结控制方程及其解析解。通过理论退化和比较研究,并与实际工程案例进行对比分析,验证了该解答的合理性。最后,通过参数敏感性分析对增压式真空预压固结特性进行研究,分析各种参数对固结性状的影响。结果表明:与传统真空固结解析模型相比,增压法能更有效地促进土体固结;考虑排水板的变井阻效应时,地基的固结进程将会减缓,且时间井阻因子αb的变化对地基后期固结速率的影响很大;单元内排水板布置越密集、土体泊松比越大、增压管影响区域越小或增压压力越大,均会导致地基固结加快。

摘要：近年来,在越江跨海领域,沉管隧道得到广泛应用,传统理论分析往往关注其纵向受弯特征,忽略了沉管隧道的抗剪特征。为研究潮汐荷载影响下的管节位移,通过三角函数模拟潮汐荷载形式,计算土层非线性固结沉降,并由此反算随时间变化的等效压缩基床参数。建立管节-地基计算模型,将沉管隧道等效为置于Winkler地基上的Timoshenko梁,进行挠度计算理论推导。与以往置于Winkler地基上的Euler梁计算模型进行比对分析,以验证改善的管节-地基计算模型的合理性。依托甬江沉管隧道,计算潮汐荷载影响下的管节-接头竖向位移,将2种理论模型的计算结果与实测数据进行对比。研究结果表明:Euler梁模型和Timoshenko梁模型最大年浮动量分别为4.3 mm和6.6 mm,基于Winkler地基上的Timoshenko梁模型的理论计算数值整体上大于置于Winkler地基上的Euler梁模型的理论计算数值,在管节沉降的前期和中期模拟效果最好,与实测数据更为吻合,从变化趋势上看,管节-接头位移波动程度小而历时长,与实测数据变化趋势相近。表明本文改善的管节-地基计算模型方法合理,同时考虑了管节接头的弯曲变形和剪切变形,更能反映沉管隧道结构受力特征和沉降变形特点,研究结果对沉管隧道的设计计算具有一定指导意义。

摘要：基于大尺度三向加载试验系统和自行设计的微型非接触式位移测量系统,开展室内模型试验,得到了隧道开挖过程中围土的卸载变形规律,并通过模拟不同土体损失率和荷载条件,得到洞周土体和地表土体的变形规律。结果表明:隧道开挖后,隧道拱顶发生沉降变形,底部产生隆起,隆起量约为顶部沉降量的3/5,左右两侧土体各向外产生位移,位移量约为拱顶沉降的1/3;随着竖向荷载的增大,隧洞拱顶沉降和底部隆起量都逐渐增大,变形速率减小,洞周土体随着隧道开挖和竖向荷载的增大,隧道拱顶高度呈非线性减小的趋势;各截面的地表横向沉降特征曲线较好的符合高斯函数分布规律。

摘要：港珠澳大桥和深中通道工程中跨越深水航道部分均采用了沉管隧道的通过方式,传统理论分析往往将地基简化为多个互不联系的弹簧,忽略了土体的连续性,模型简单、参数少。考虑潮汐荷载影响,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,以此推导了其竖向变形计算公式,并与Winkler地基上的Timoshenko梁计算模型进行对比分析以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析潮汐荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移,将两种模型的理论计算结果与实测结果进行对比分析。研究结果表明,基于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁假设的简化模型能更好地描述沉管隧道管节接头竖向位移特征,与实测数据更吻合。该研究结果对沉管隧道的设计计算具有一定指导意义。

摘要：深部岩体峰后呈现应变软化特征、弹塑性耦合特征和塑性变形破坏等非线性特征。充分探明开挖工作面的岩体力学特征有助于预测围岩变形或破坏区域的形状,为后期的合理支护设计提供科学依据。然而,当前广泛使用的一维模型(例如Mohr-Coulomb和应变软化模型)无法很好的反映深部地下工程在高围压下的岩石变形特征。对此,通过三轴循环加卸载试验,获得各级围压下不同塑性累积阶段的岩石力学参数,进而研究塑性变形与围压二者综合影响下的围岩受力变形特征。通过构建应力-塑性剪切应变二维函数针对性描述其上述特征,建立了考虑围压影响的黏聚力、内摩擦角、弹性模量和剪胀角随塑性变形变化的数学模型。研究表明:黏聚力和内摩擦角可用指数函数及线函数分别描述其塑性变形和围压的相互关系,由此构建的二维函数,拟合精度可达95%;弹性模量随着围压增大而增大,可用负指数函数来描述,随着塑性变形而衰减,可用线函数来描述;剪胀角随着围压线性衰减,随着塑性变形先增大后减小,可用差值型指数函数描述;通过FLAC3D的二次开发,将该应变软化模型用于模拟岩石三轴压缩试验,证实模型设置准确合理。针对深部圆形硐室开挖,所提出的本构模型与应变软化模型和摩尔库仑模型相比,随着塑性区扩展,对围岩应力分布影响主要体现在切向应力峰值进一步向深部围岩转移,且径向应力随之降低;对位移场分布而言,随着塑性区扩展,所提本构模型得到的位移解逐步增长,符合岩体破裂后位移随损伤范围而增大的特点。