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[硕士论文] 王超慧
建筑与土木工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:风能是一种清洁能源,风能的开发利用已引起世界各国的关注。风力发电是利用风能的一种方式,且大力开发风电能缓解当前的能源短缺问题。风力发电包括陆地风电和海上风电,本文主要研究陆地风力发电。
  钢筋混凝土空心锥体基础是一种新型的陆地风电塔架基础,简称锥形基础。基础的顶板、底板和侧壁为钢筋混凝土结构,基础空腔内回填基坑开挖出的废渣土。与传统重力式基础相比,锥形结构增大了基础与土体接触面积,可提高基础的承载性能,空腔内回填的废渣土既保证基础重量又降低了混凝土用量,同时又减小废渣土对环境的破坏。陆地风电塔架基础在服役期间受到自身与上部结构重力作用,以及风荷载产生的水平力和倾覆力矩作用,而水平力和倾覆力矩远大于竖向荷载。因此,本文通过模型试验及数值分析方法研究了砂土中水平单调荷载作用下锥形基础的承载特性。研究内容及所得结论如下:
  (1)开展模型试验,研究5种尺寸下锥形基础水平承载力影响的因素及基础失稳破坏模式,并将结果与传统圆形基础进行比较。结果表明,锥形基础的水平承载力随加载高度增加而减小;加载速率对其影响较小;随径高比和底板尺寸增加而增大;相同基础重量下,锥形基础水平承载力高于圆形基础,但与基础尺寸有关。
  (2)开展有限元数值分析,并在模型试验基础上拓展研究了弹性模量、土体变形模量、剪胀角和泊松比对锥形基础水平承载力的影响规律,并选择最优径高比,分析了基础转动点、土压力分布情况以及基础周围土体的变形。结果表明:基础水平承载力随土体变形模量、剪胀角的增加而增大,随泊松比增加而减小;基础前侧土压力随荷载增加而增加,但土压力的分布受基础尺寸影响,土压力最大值处于基础前侧顶板边缘处或处于基础前侧底板边缘,与圆形基础周围土压力分布不同;加载高度、基础顶板和底板直径均对基础周围土体的变形及变形范围产生影响;在加载过程中,锥形基础转动点在水平方向上由基础中心线处向加载方向移动,在竖向上由基础下部向基础上部移动。
  (3)进一步研究了不同基础侧壁倾角下,锥形基础水平承载特性。发现:基础侧壁倾角为35°时,基础的水平极限承载力最高;基础侧壁倾角小于35°时,基础周围土压力最大值处于基础底板处,而倾角大于35°时,土压力分布比较均匀,说明基础底板对土压力分布影响明显;基础周围土体的变形范围随基础侧壁倾角增大呈现先减小后增大的变化规律;基础转动点的变化范围在水平方向随着基础侧壁倾角的增加而增大,在竖向上随侧壁倾角的增大而减小。
[硕士论文] 杨晓秋
岩土工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:软土地基上建设构筑物常采用地基处理后再打设工程桩的两步施工法,施工耗时耗材不符合绿色建设的理念。因此能够寻求一种便捷的处理方法具有现实的意义。本文首先介绍课题组发明的一种能够排水的刚性管桩,并对开孔管桩作为地基处理和工程使用时的承载能力进行计算;然后,对开孔应力集中和单桩极限抗压进行了数值模拟研究;然后,基于等应变假设联合哈根-泊肃叶公式建立开孔管桩固结控制方程求得其解析解,在对影响参数进行参数分析后,计算对比了五种地基处理方法的理论解;最后通过建立三维复合地基固结单元,对开孔管桩复合地基的沉降及土体内孔压消散进行的分析;由于三维建模的复杂和理论解的局限,采用二维等效方法求解平面应变砂墙的等效转换式,以简化计算。
  主要研究工作如下:
  1)介绍本文及开孔管桩的结构及使用方法,从理论上说明本文开孔桩提高地基承载力的原因;参考规范中地基承载力估算公式,对开孔管桩应用于地基处理和工程桩两种情况进行抗剪强度的提高和承载能力计算分析。
  2)针对开孔引起的应力集中效应,采用数值建模方法研究了开孔大小、管桩壁厚、单层开孔个数、排孔层间距及内置钢筋笼的影响,得到了相应的影响规律用以指导桩体开孔设计。采用混凝土损伤塑性模型,研究了原型尺寸桩开孔后在受压荷载作用下的孔边塑性区拓展情况,得到开孔对桩体模量折减较小,对抗压强度折减将近36%的结论。
  3)基于等应变假设联合哈根-泊肃叶公式,考虑垫层的调节作用建立固结控制方程求解得到地基平均固结度解析解,并对涂抹区渗透系数、涂抹区范围、井径比、桩体模量、垫层模量、开孔系数进行参数分析,最后丛理论计算方面对比了五种软基处理方式的固结特性,得到开孔管桩优越性的结论。
  4)通过三维计算单元的建立进行固结模拟,监测地基沉降与土体内部孔压消散规律,和理论解的吻合度较高;同时提出两种等效方法:等效为二维平面砂墙和三维碎石桩,并通过实际算例对两种方法进行评估。
[硕士论文] 杨润奇
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在中国社会经济,科技飞速发展的今天,各种大型工程项目设施的建设大量增加。此外,人口的增加和城镇化进程的加快,使得交通设施的建设尤为重要,但是,由此造成的地表塌陷现象屡见不鲜,威胁着建筑人员以及周边居民的人身安全。为了及时发现和防止这种现象的发生,需要在工程施工阶段对其周边地表进行安全性检查,还需要建立一种沉降监测机制,用来监测和预测地表沉降趋势,以便能够及时的采取相应的措施,避免工程灾害的发生,确保建筑物(构筑物)和人员的安全。
  本文以某市地铁三号线(在建)的临泉西路站基坑周边地表沉降数据为例,选取两个最具有典型代表性的监测点DBC14-2和DBC5-2来进行研究,它们的最大下沉量分别为-17.01和-16.80mm。对灰色模型、卡尔曼滤波模型以及BP神经网络模型进行Matlab程序实现和验算。用降噪前后不同维度灰色模型对第一个监测点进行预测,分析比较得出最优灰色模型;综合卡尔曼滤波模型和BP神经网络模型对该监测点进行预测,分析比较得出结论。采用上述相同方法对第二个监测点进行预测计算,验证三种预测模型在该工程地质条件下的优劣情况。
  对比预测和验证结果表明,经过降噪处理的灰色模型的预测效果优于未降噪处理的灰色模型,且降噪4维灰色模型的预测精度最高;综合卡尔曼滤波和BP神经网络的预测结果表明:利用降噪4维灰色模型预测得到的结果优于卡尔曼滤波模型的,利用BP神经网络模型预测模型得到的结果优于降噪4维灰色模型的;该课题的研究对地表沉降的预测以及相似工程施工和灾害预防具有重要意义。
[硕士论文] 郑干
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:城市的建设体现了国家的快速发展趋势。近些年来,城市用地呈现出日益紧张的现象,为寻求城市建设的发展空间,不得不向空中或地下延伸,由此促进了基坑工程的快速发展。一方面,基坑工程的兴起加快了城市的建设;另一方面,由于基坑引起的安全事故屡有发生。因此,掌握基坑变形规律,是确保基坑工程及人民生命财产安全的重要环节。
  本文以某市机场基坑周边地表沉降监测项目为例。首先,对测区内采集到的原始监测数据进行预处理,针对监测数据中的奇异值进行探测,对于探测出的奇异值予以舍弃和插补处理,以确保测量数据的准确性;其次,以测区中沉降量最大的DC39-2监测点为例,采用支持向量机回归模型、灰色理论模型及时间序列分析模型三种单一模型对该监测点数据进行预测分析。结果表明,单一模型的数据处理预测精度具有时高时低的不稳定现象,可知仅使用一种单一模型的数据处理预测结果进行决策,定会存有一定的风险。由此,文中提出了组合模型预测的方法,融合以上三种单一模型对数据挖掘的能力,建立基于SVM-GM-时间序列的组合模型。经模型对比分析表明:所建的组合模型有效地克服了单一模型预测中出现的缺陷,不仅提高了模型预测的精度,而且使得预测模型更加稳定、可靠;最后,借助MATLAB和Eviews软件平台,对以上监测数据预处理和预测模型的建立进行编程实现。
  为验证文中结论的可行性,另选取了最大沉降量次之的DC41-2监测点,采用同样方式利用三种单一模型和组合模型进行处理分析,进一步验证了组合模型在数据处理中优越于其他任何单一模型的特点。研究得出的相应结论,可以为相似地质条件下的基坑工程提供一定的参考价值。
[硕士论文] 桂斌
交通运输工程Ⅰ 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国是一个地质灾害频发的国家,各种地质灾害发生后会形成许多次生产物,堆积体就是其中一种。由于堆积体边坡独特的形成方式,导致其结构较为松散,易于发生破坏。近年来,堆积体边坡发生再次破坏的工程实例不在少数,对于堆积体边坡的防护已然成为一个新的工程问题。
  堆积体边坡的安全问题,其实就是堆积体边坡的稳定性问题。目前,对于堆积体边坡的稳定性研究,主要都是从其抗剪强度入手。在实际工程中,对于堆积体边坡的防护,也大多采用传统的防护措施进行加固。生态护坡概念对于我们来说已不再陌生,现如今已广泛的运用到边坡的防护工作中。
  本文以乔木根系与堆积体边坡为研究对象,研究了根系对于堆积体边坡的稳定性影响,开展了乔木根系的拉伸试验,构建了堆积体边坡模型,基于强度折减系数法采用有限元分析软件Plaxis2D进行了根系作用下堆积体边坡稳定性变化规律的数值模拟。
  本文得到了以下成果:
  (1)全面分析了影响堆积体边坡稳定性的主要因素,分别揭示了堆积体边坡发生平面滑坡与圆弧面滑坡的失稳机制。将堆积体边坡发生滑坡失稳全过程划分为六个阶段,并对每个阶段的表现、特点以及防护措施进行了分析。
  (2)完成了根系在土体中生长规律的研究,包括根系的分布形态,土中根系的含量,揭示了根土粘合键作用机制,提出了根系被砍伐后的强度变化公式。
  (3)通过根系室内拉伸试验,研究了根系的抗拉特性,并通过线性拟合得到根系抗拉强度与直径成指数分布,根系抗拉力与直径成线性分布。
  (4)从单根在土体中的剪切与拉伸入手,对根土相互作用性状进行了研究。结合乔木根系固土力学作用模型,分析了根系作用下堆积体边坡的稳定性,得到了根系固坡机制。从工程角度出发,对根系固坡机制以及根系对于堆积体边坡渗流的影响进行了研究,为根系护坡工程提供了理论支持。
  (5)将浅细根系分布范围内的土体看成是连续的根土复合体,其强度和刚度参数为等效的根土复合体参数;将粗深根系视为具有一定刚度与强度的锚杆,建立数值分析模型,针对浅细根系含量、影响深度,粗深根系数量、入土角度、加固位置这几种工况采用Plaxis2D软件进行堆积体边坡稳定性计算,得到了根系最佳固土角度、加固位置,以及堆积体边坡稳定性的变化机制,对工程实际具有指导性意义。
[硕士论文] 黄杰
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着生活水平的改善,人们对健康养生需求越来越大,温泉休闲旅游盛行。本文主要依托由作者主持建设的重庆统景温泉接待中心大型基础工程展开研究。重庆统景是著名的温泉旅游胜地。这些年,随着温泉旅游持续升温,与之配套的基础设施必须跟上,接待设施、温泉泡池等更是重中之重。建筑结构基础的设计和施工非常重要地影响着上部结构和结构周边邻近建筑物的安全稳定性,同时基础的设计施工是否合理与建筑结构总投资、工期息息相关,特别是当地形地貌水文条件复杂的情况下,要想满足经济技术双方面的要求,第一要素是基础形式选择的合理性。本文作者在攻读工程硕士期间参与温泉接待中心建设,并针对其基础工程设计优化开展研究,主要研究内容及结论如下:
  (1)总结归纳常规的基础类型及其适用范围和设计理论,提出背景工程拟采用的几种基础型式;
  (2)从施工工效、材料用量和综合造价上开展独立基础、筏板基础选型研究,确定合理的基础型式;
  (3)基于前人对筏板基础的研究,运用有限元软件建立模型进行筏板基础设计优化研究,依托工程案例,对筏板基础沉降计算进行了一系列研究。从非线性地基模型和线性地基模型下筏板拉应力、地基反力、基础沉降三个方面展开对比分析,研究地基土体非线性对基础受力性能影响规律;同时探究筏板厚度、柱距、外荷载、土体压缩层厚度、混凝土强度对筏板基础沉降的影响规律,得到合理的设计参数,为筏板基础的设计提供依据。
  (4)同时,为缩减筏板基础计算的工作量,本文提出将筏板基础简化为独立基础进行计算,本文着重对筏板基础的沉降简化计算方法进行研究,基于函数拟合的方法,找出了筏板基础沉降的简化计算条件,即可以将筏板基础沉降问题简化成独立基础沉降进行计算柱距与外荷载满足的关系。
  (5)研究独立基础合理的基础布置方式及柱网尺寸,得出合理的设计参数,探求合理设计方案并应用于依托工程;本文还针对基础工作条件非常复杂多变、不确定因素较多的特点,提出采用加设防水板改善柱下独立基础受力变形性能的结构措施。
  本文研究及工作内容可供类似项目的基础设计参考和借鉴,具有一定的理论和实践意义。
[硕士论文] 熊家轮
土木工程;结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国幅员辽阔,本就存在许多自然边坡,并随着各项基础建设的开展,又增加了大量的人工边坡,因此,对于边坡灾害的治理刻不容缓。抗滑桩作为目前治理边坡最主要的支挡结构物之一,悬臂梁抗滑桩更是抗滑桩中使用最为广泛,年代最早的,最有代表性的。由于对桩土关系、桩体变形、桩身内力等研究还不充分,现在抗滑桩的设计主要采用的还是经验公式。在实际抗滑桩设计中,容易造成配筋过多,使造价偏高,造成了不必要的浪费。抗滑桩裂缝的发展规律不仅与桩体变形、桩身内力等密切相关,而且对后续的维护等也有帮助。因此,对于抗滑桩裂缝扩展规律的研究是当前抗滑桩研究中重要的课题之一。
  本文以抗滑桩为研究对象,对其裂缝发展进行了试验研究,主要研究内容如下:
  (1)根据已有的研究成果结合现场条件,设计了试验方案,制作了模型试验装置。针对模型试验设计了相应的加载、监测方案,根据方案成功对3根模型桩进行了试验,并记录试验数据,将试验数据进行对比分析,总结了抗滑桩裂缝开展的过程。
  (2)介绍了钢筋混凝土构件裂缝宽度计算理论,并对各规范抗滑桩的宽度计算公式中的主要影响系数进行分析,说明了它们之间的差异。根据试验所得数据,计算出抗滑桩宽度值,并与试验、有限元软件所得抗滑桩宽度值进行比较分析。
  (3)介绍了有限元软件中钢筋与混凝土的组合模型、粘结方法及本构关系。利用ABAQUS对试验从加载到破坏的全过程进行建模,通过使用ABAQUS中的扩展有限元模拟抗滑桩裂缝开展,得到了抗滑桩裂缝特征与宽度的变化情况。
  通过上述工作,得到了以下结论:
  (1)抗滑桩的裂缝开展过程
  桩表面的裂缝变化可分为3个阶段:在第一阶段时,桩体未产生裂缝,桩体所受拉应力由钢筋与混凝土共同承担,桩体也在加载过程中出现回弹现象;到第二阶段时,在此阶段前期桩体表面裂缝开始缓慢开展,并可听到混凝土开裂的清脆响声,钢筋应力、桩顶位移、桩表面应变变化较小,裂缝宽度为线性增长;在该阶段的后期,桩体的钢筋应力、桩顶位移、桩表应变变化速率逐渐增大,裂缝宽度以非线性增长速度快速增加;在第三阶段为桩体破坏阶段,在这个阶段钢筋应力、桩顶位移、桩表面应变变化明显,混凝土拉裂缝与混凝土受压区连通,状体破坏。
  (2)桩体裂缝特征
  不同桩长下,桩体裂缝开展位置主要与锚固段长度有关,在试验与有限元软件模拟下,桩体开裂位置均位于滑动面下0.15~0.1m左右;桩体破坏时,主要引起桩体破坏的是横向的张拉裂缝,但由于桩体悬臂段长度不同,会出现不同的斜拉裂缝;桩体破坏前,裂缝最大高度为桩侧高度的0.6~0.7倍;在钢筋处于弹性变形的时候,各规范所计算得到的裂缝宽度值与ABAQUS所计算的吻合情况较好,当桩体越接近破坏时,规范与有限元软件所求的裂缝宽度值差距越大,其原因是由于各规范的最大裂缝限值为0.02mm左右,超过该限值,所求的宽度值准确性较低。通过对比试验可以知道ABAQUS计算的结果与试验值较符合,采用扩展有限元方法能够有效地进行开裂过程,毋须划分网格与局部加密,节约了计算成本,为解决抗滑桩裂缝问题提供了新思路。
[硕士论文] 陈五一
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:降雨和地震作为边坡破坏的主要影响因素,二者对边坡的破坏机理完全不同。西南地区不仅地震频发而且降雨量充沛,2008年汶川地震后,震区降雨时常发生且余震不断,导致大量的次生灾害发生,因此对降雨_地震耦合作用下的边坡稳定性研究具有十分重要的意义。本文分别从降雨、地震和降雨_地震耦合三种工况出发,探讨耦合作用对边坡的作用机理。主要研究内容如下:
  (1)基于FLAC3D的fish平台,编写了边坡降雨程序,研究了降雨强度和降雨持续时间对边坡稳定性产生的影响。不同降雨强度下,边坡内孔隙水压力呈现出不同的上升模式。降雨持续作用下,暂态饱和区范围不断扩大,降雨时间足够长时边坡的主要变化为坡内基质吸力的降低。降雨前期,边坡稳定性系数快速下降,随着坡内孔隙水压力的升高,边坡稳定性系数下降逐渐变缓,此时降雨强度的变化对边坡稳定性的影响也越来越弱。
  (2)给含有地下水的边坡施加地震波,通过控制地震波的最大峰值加速度,研究地震作用对边坡的破坏模式。地震作用后,坡体表现出不同程度上的位移变化,但变化值均很小。地震作用下坡脚处首先发生塑性破坏且破坏范围随着峰值加速度的增大不断向周边扩大,地震结束后塑性区内的破坏作用即停止。对于坡内非饱和区而言,地震作用使坡内孔隙水压力升高,导致坡体的基质吸力降低,但对边坡稳定性的影响不大。
  (3)对雨后边坡施加地震波,以研究降雨_地震耦合作用下边坡的破坏机制。地震作用使坡面暂态饱和区内的孔隙水被挤出,一定程度上增加了表层岩土体的稳定性。随着降雨的持续,地震力通过改变非饱和区内的基质吸力进而影响坡体的抗剪强度来达到降低坡体稳定性的作用越来越弱。当降雨时间足够长时,耦合作用下降雨相对地震对边坡稳定性造成的影响会更大,雨后边坡地震力的出现放大了降雨对边坡的影响,进而加速边坡失稳。耦合作用下坡顶和斜坡面上的破坏以剪切—拉伸破坏为主,坡内的破坏以剪切破坏为主。
  (4)以泸州市纳溪区王岩滑坡为例,分析了降雨和降雨_地震耦合工况下的边坡稳定性。降雨作用下孔隙水沿着岩土分界面不断向边坡中部入渗,在分界面处出现了大范围的活性剪切塑性区,但并未沿着岩土分界面形成贯通,雨后边坡处于稳定状态。对雨后边坡施加地震波,潜在滑体的滑移态被激发,在地震作用结束后滑体未出现继续下滑趋势,滑体前端出现了活性剪切塑性区,滑体有二次下滑的风险。
[硕士论文] 朱伟杰
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:软土地基处理技术一直以来都是岩土工程领域的热点问题。钉形水泥搅拌桩作为一种基于水泥搅拌桩改进的新技术,近年来在中国沿海地区被广泛使用。本文结合宁波轨道交通路基处理工程,开展室内水泥土配合比试验和钉形水泥搅拌桩钻孔取芯试验,对钉形水泥搅拌桩进行单桩和单桩复合地基静载荷试验;通过桩身布设应变传感器,研究钉形水泥搅拌桩复合地基承载性状。主要研究内容包括:
  (1)通过水泥土室内试验,得到了宁波地区淤泥水泥土强度与水泥掺量及龄期的关系。并通过正交试验,得到水泥土复合外加剂的最优配比为:氯化钙掺量3.0%,氢氧化铝掺量3.0%,DEIPA掺量0.03%。
  (2)通过现场取芯试验得到钉形搅拌桩桩身强度随深度变化的规律,呈阶梯状逐渐衰减,桩身强度离散性较大。粘土中的水泥土强度较高,淤泥中的水泥土强度较低。与室内试验的结果对比,得到桩身强度折减系数为0.21~0.63。
  (3)通过桩身埋设传感器,得到荷载作用下单桩和单桩复合地基桩身荷载传递规律。钉形水泥搅拌桩单桩和复合地基的桩身轴力随着深度的增加逐步衰减,扩大头部分轴力衰减比下部桩体要快。桩身轴力扩散主要集中在扩大头部分。桩身侧摩阻力分布主要位于桩身扩大头部分,在变截面以下,桩身侧摩阻力随着深度的增加迅速减小。
  (4)根据单桩承载力和单桩复合地基承载力现场测试结果,对桩间土折减系数β进行分析研究,得到该试验段钉形搅拌桩复合地基的桩间土承载力折减系数的取值范围可取0.7~0.85,比江苏地区规范中β推荐的取值范围要低。
  (5)采用FLAC3D有限元软件研究钉形水泥搅拌桩复合地基受力特性。分别考虑不同扩大头高度/桩长(H/L)、上下桩径比(D/d)、桩长L和桩间距S对单桩复合地基承载和沉降的影响,得出优化的设计方案:扩大头高度6m、扩大头直径1.0m、桩长15m,桩间距1.8m。并研究不同工况下钉形水泥搅拌桩单桩复合地基的破坏模式。
  本文的研究成果对深厚软土地区钉形水泥搅拌桩的应用有重要的理论指导意义和工程应用价值。
[硕士论文] 孙思俊
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着基坑工程的发展,基坑工程应用于各种地质条件,临江软弱地层基坑也随之而产生,由于影响临江软弱地层深基坑稳定性因素较多[1],当前众多学者研究起来较为困难。本文以重庆市磁器口深基坑工程为依托,对临江软弱地层深基坑稳定性问题展开研究。论文首先介绍基坑失稳两大形式,分析失稳的主要因素,理论分析得出基坑抗隆起、抗渗流、抗倾覆和抗水平滑移等稳定性系数,主要研究的内容和结论如下:
  1、较系统研究了复合式止水帷幕和坑底加固等相关内容,总结分析防渗止水措施和坑底加固特点和使用范围。在此基础上对依托工程所采取复合式止水帷幕措施为高压旋喷桩搭接高压注浆,坑底加固措施为高压注浆加固。
  2、采用MIDAS/GTS有限元软件,对无止水帷幕和有止水帷幕情况下模拟地下水稳态渗流,得出止水帷幕存在改变了地下水的渗流规律,能有效加强基坑稳定性;对比不同止水帷幕深度和坑底加固深度稳态渗流分析,提出止水帷幕深度范围为25m-29m,坑底加固深度范围为6m-8m,从而验证本工程取值的合理性。
  3、通过模拟磁器口基坑降水开挖应力渗流耦合分析,得到坑底隆起、支护结构位移、内支撑轴力、立柱桩轴力和位移、地表沉降和渗流场规律;分别考虑改变地下水高程、止水帷幕渗透系数和围护桩长度进行数值模拟,得出当止水帷幕系数达到10-4时渗流速度趋于不变,说明此时止水帷幕防渗性好,再减小渗透系数对基坑渗流无影响。
  4、将基坑降水开挖数值模拟得到的数据与结论和部分现场监测数据作对比分析,其稍有差异,但基本能反应出地表沉降、支护结构位移、支撑轴力等相关规律,验证了模型的合理性和可行性,为下文提供合理的模型参数,同时为类似的地质工程提供参考借鉴。
  5、参照上述模型的参数,对软土深基坑坑底隆起因素进行数值分析,分别讨论了改变土体参数、开挖参数、支护结构参数对降水开挖完成后坑底隆起的影响。得到土体重度减小、弹性模量增加、粘聚力和摩擦角增加、开挖宽度减小、开挖深度减小、插入比增加、最下层支撑距离减小、地连墙厚度增大均使基坑隆起量减小。
[硕士论文] 王懿祥
力学;工程力学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:目前,对于黏性土到砂性土的一般性土体的流变—固体状态力学特性的研究及其相互关系的研究比较少。本文以高岭土和细砂作为基础材料,并按不同比例配制出黏土到砂土共5种土样,通过试验研究,探究其流变状态和固体状态下的力学特性及其影响因素,基于试验结果明确其在流变状态和固体状态下力学性能相互关系,并结合颗粒物质约束概念,分析其在流变状态和固体状态之间转换的机理,并探究土体流变—固体状态力学特性及其影响因素与边坡稳定性的关系,并基于此提出一些关于提高边坡稳定性的合理化建议。
  本文通过蠕变试验和无侧限抗压强度试验,对五种不同土体在流变状态和固体状态的力学特性及关系进行了研究。并研究了黏粒含量、含水率、加载速率、密实度等影响因素与土体流变—固体力学性能的关系。试验表明:土体在流变状态下的非衰减临界应力和固体状态下的抗压强度,均随土体黏粒含量的增加具有先增大后减小的趋势,当黏粒含量占土体总质量的60%时达到最大。土体在流变状态下的蠕变变形随含水率的增加而增加,非衰减蠕变临界应力随含水率的增加而降低;土体在固体状态下的抗压强度随含水率的增加具有先增大后减小的趋势,各种土体的抗压强度最大值出现在含水率为塑限含水率的60%左右。
  论文基于颗粒物质约束的概念,分析了颗粒物质在离散状态、流变状态、固体状态之间的转换关系的机理。颗粒物质的约束状态的转变决定其力学状态的转变,ODI约束是颗粒物质的一般约束形式,在一定条件下可以转化为固结约束和接触约束,ODI约束的四种约束能力和对应的自由度的变化和组合,形成了颗粒物质由流变状态向离散状态和固体状态的转变。
  基于土体流变—固体性能之间的关系研究,本文分析了黏粒含量和含水率对边坡稳定性的影响。研究表明,黏粒含量为土体总质量的60%时,土体在流变状态和固体状态下抵抗破坏的能力最强,在边坡填土选择上可以考虑黏粒含量60%的土体;砂性土排水性能好,但强度较低,在坡度较小的边坡,砂性土更适合做填筑材料;黏粒含量较高的边坡,排水性能较差,应重点考虑含水率对边坡稳定性的影响。土体含水率越高,在流变—固体状态下的抵抗破坏的能力均有明显下降,且土体的蠕变变形值随含水率增加而增加,蠕变是边坡破坏的重要原因,且伴随边坡失稳的全过程,因此,应尽量降低含水率变化对边坡的危害,对于黏粒含量高的边坡更要注意含水率的变化。
[硕士论文] 黄泓翔
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:沿海地区软弱土存在着压缩性高、含水率高、天然孔隙比大、强度低等特性,工程中经常需要进行土体加固。现阶段工程中大多在土体中掺入水泥、石灰等用以提高土体的强度,在施工中存在着污染环境、成本过高等缺点。
  本文依托国家自然科学基金项目“基于产脲酶微生物诱导矿化的淤泥吹填土加固机理研究(NO.51708497)”、宁波市自然科学基金项目“生物酶固化淤泥吹填土地基的强度形成机理及耐久性研究(NO.2017A610306)”,将生物酶从路用性能应用到沿海地区的土体固化,掺加生物酶、水泥并设计合适的配合比,对宁波地区的三种土体进行固化处理。在力学特性试验研究的基础上对比分析生物酶对三种土体的加固效果,并着重对生物酶固化滩涂淤泥进行微观结构特性的分析,通过对宏微观试验的结合,探讨生物酶固化滩涂淤泥工程特性及加固机理。
  本文主要开展的研究工作及成果如下:
  (1)通过对三种生物酶固化土进行无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,得到其无侧限抗压强度特性及劈裂强度特性,分析了生物酶固化剂剂量、水泥剂量、龄期等因素对土体强度的影响规律。试验结果表明,生物酶对滩涂淤泥和粉质粘土的强度增长显著,对粉土的增强效果不明显。根据试验结果,得出粘土矿物是生物酶发挥作用的重要因素。
  (2)结合XRD试验,探讨了生物酶对于滩涂淤泥的作用机理。分析表明,单独掺入生物酶时,在固化滩涂淤泥的过程中发生的是物理反应,对土体的化学成分、晶体结构等无影响;生物酶与水泥同时掺入时能够促进水泥的水化速度和水化程度。
  (3)结合SEM试验,从定性和定量上探讨了生物酶固化滩涂淤泥的微观结构特性。分析表明,掺入生物酶能够缩短土颗粒的空间距离,增大颗粒间的联结力,同时能够促进胶凝物质的生成,使其更加致密。
  (4)结合宏微观试验,初步探讨了生物酶固化滩涂淤泥的加固机理,为生物酶固化剂应用于宁波地区实际工程提供理论指导。
[硕士论文] 靳拓
地质资源与地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在未来较长一段时间内,煤炭都将是我国国民经济生产发展的主要能源支撑。随着煤矿开采逐渐进入深部开采阶段,地温、地压等因素对煤矿工程的影响越来越严重,这对深部煤系岩石物理力学性质的研究提出了更高的要求。本论文以淮南煤田潘集煤矿外围山西组岩石为研究对象,通过现场样品选取及岩石薄片显微鉴定,对各岩性岩石结构成分进行了描述,开展了岩石的密度、纵波波速等物理性质测试以及常规条件下的抗压抗拉试验、温度条件下的单轴压缩试验、常规三轴压缩试验等,对山西组岩石在各试验条件下的物理力学性质特征进行了分析,并依托于三轴试验成果,对考虑围压效应的岩石损伤本构模型参数进行了求解。研究成果对山西组煤层开采的顶板管理、巷道维护以及工程安全性预测等有一定的指导意义。取得的主要成果有:
  (1)同一岩类岩石的密度、纵波波速等物理指标以及抗压强度、抗拉强度、弹性模量和泊松比等力学指标存在较大的离散性,揭示了煤系岩石沉积特征对其物理力学性质的主控作用。
  (2)温度对煤系岩石的力学性质有一定的影响,各岩性岩石的抗压强度、弹性模量、变形模量均随着温度的升高出现不同幅度的增大,泊松比随着温度的升高而减小;随温度升高,水分蒸发使煤系岩石硬化而强度增大,煤系岩石的成分和结构是造成部分岩性力学性质波动变化的主要原因。
  (3)砂岩类的抗压强度、粘聚力、弹性模量随着围压的增加均呈现出明显的增大趋势,内摩擦角则呈现减小的趋势,变形模量表现为先增大后减小的特征;其破坏形式为随着围压的增大由以张为主的破裂转变为剪切破裂,转变围压的阈值在15MPa左右。
  (4)基于前人单轴压缩下岩石损伤本构模型的研究成果,以细砂岩三轴压缩试验数据为依托,通过分析模型参数与围压的关系,对考虑围压效应的细砂岩的损伤统计本构模型参数进行了求解,对比分析表明,所求参数较为合理。
[硕士论文] 刘长伟
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:边坡稳定性一直以来都是岩土工程界的一个典型问题,由于组成边坡的岩土材料参数不确定,预测和防治边坡滑移很困难,一旦发生失稳造成的破坏巨大,不仅会影响到所维护建筑物的正常使用,而且还可能会加大对工程的投资,一直以来都受到人们的普遍关注。因此,如何有效地利用边坡,采用何种方式和方法防治和治理滑坡,以此来保证工程建设的安全进行,是目前岩土工程师急需解决的问题。
  目前,在实际工程中用于解决边坡稳定问题的主要有极限平衡法和数值分析法。极限平衡法其思想是根据Mohr-Coulomb强度理论,利用平衡方程求解安全系数。主要包括简化Bishop法、简化普通条分法、不平衡推力传递法等。这种方法最大的不足是假定土体是一个刚体,土体本身的本构关系并没有考虑。而用有限元法分析是把岩土体看成变形体,不但弥补了极限平衡法完全忽略了应力-应变关系的弊端,而且还考虑了材料的属性,以及处理非均匀和各向异性的复杂土体材料,并且不需要做任何假设。计算完成后在得到安全系数的同时,还可以得到破坏时的滑移面、塑性区范围、应力场和位移场等结果,从而弥补了极限平衡法的不足。
  本文采用ANSYS软件,在强度折减法的理论基础上通过实例对边坡的稳定进行了分析,主要内容有:
  1)首先阐述了边坡稳定和抗滑桩的发展历程。其次介绍了用于边坡稳定分析的极限平衡法和有限元法,然后重点论述了强度折减法的原理及其运用。
  2)采取ANSYS软件,在强度折减法的理论基础上对具体实例进行了分析,并在考虑桩—土作用下对另一经典算例进行了稳定性分析,并比较该算例中抗滑桩加入前后稳定系数的变化。另外还探讨了材料的弹模E0和泊松比v折减后对安全系数的影响。
[硕士论文] 夏鹏
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:嵌岩桩是指桩端有一部分长度嵌入较硬的岩层内的钻孔、挖孔灌注桩。嵌岩桩的特点就是在竖向荷载作用下承载力较大,而且在地基中沉降量相对较小,适用于多种地基,所以设计人员通常设计桩基时多考虑嵌岩桩类型。但是嵌岩桩的受力特点较为复杂,而且设计规范种类也多,其设计计算方法、检测标准都参差不齐,致使设计人员在设计时往往多采用保险的设计思路,进而在经济方面造成不必要的浪费。为了响应国家提出的节约资源、保护环境、高质量百年工程的号召,研究嵌岩桩在竖向荷载作用下的承载力仍然显得尤为重要。
  本文以理论基础为依据,运用岩土工程中的有限元数值模拟软件着重在嵌岩桩的变截面扩底、等截面桩底以及同方量混凝土情形下的嵌入深度等几个方面对嵌岩桩承载性能的影响做了数值模拟和对比分析。通过数据对比分析,本文得出的主要结论有:
  1.在选择变截面扩底桩为桩基础的情况下,当桩底直径与桩身直径之比小于2.5时可选择增加桩底直径来增加其承载力;而两者之比大于2.5时,可选择增大其桩身直径来提高承载力。
  2.在选择等截面扩底桩的情况下,扩底是可以增加桩的承载力,采取扩底的方法是有效的。在位移相同时,桩的承载力随着扩底部位深度的增加而减少,且减少幅度随着深度增加而越来越大。当桩达到允许沉降量时,随着等截面嵌入深度的增大,其承载力是随之增大的,这是扩底部位桩与岩层的侧阻力起了很大的作用。
  3.同方量混凝土的不同长度、不同直径的桩在各自沉降量达到允许沉降量时,随着嵌入深度的减小或随着嵌入深度与桩径之比的减少,其桩顶能承受最大外荷载也是随之减小的;嵌入深度的减少量越大,其承载力的减少量越大。
[硕士论文] 梁翠娟
建筑与土木工程 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:“地震”这个字眼一度使人们惊恐不堪,自古至今,尽管科学技术水平有了很大的提高,但是人们对于地震的预测仍然无能为力,纵使是这样,针对地震对人们的一次次挑衅甚至是无情的摧毁人们并没有屈服,人们通过对地震发生机理的研究,发明了一种应对地震反应效果良好的技术——隔震技术,隔震技术,顾名思义就是隔离地震,通过在建筑物中采用隔震技术,能够在一定程度上保证建筑物在地震中不受损害,从而保证人民的生命财产安全。其中隔震技术里最常应用的就是基础隔震,其是一种在基础与上部结构之间设置隔震层(该隔震层具有相当的阻尼并且水平刚度较小),以达到减小甚至阻断地震能量向上部结构传递的通道,把能量集中在隔震层,延长结构自振周期,减小上部结构地震反应的技术,它属于隔震体系中被动控制体系的范畴。随着历史的发展、经济的繁荣以及社会的不断进步,基础隔震技术得到了快速的发展,其逐渐应用于各种结构中,并且在减震控震方面取得了一定的成果。
  本文以新疆巴州焉耆县河北双语幼儿园为研究对象,该工程是框架结构,其主要由梁、柱组成,具有平面可以最大限度的按照人们的意愿布置来满足人们对建筑使用功能要求的优点,但是它的缺点也非常明显,它的侧移刚度小到难以抵抗水平力引起的变形,尤其在强烈地震作用下,结构顶点水平位移以及层间相对水平位移都非常大,地震反应非常敏感。本文以该工程实例为研究对象,选择合适的橡胶隔震支座以及确定各种参数,建立力学模型,以有限元分析软件SAP2000为工具分别建立了未设置基础隔震装置和设置基础隔震装置的两个多层框架结构的三维计算模型,并对两种结构模型进行模态分析,分别得出结构的自振周期、振型等基本性能参数,并对其进行研究对比分析,了解结构的地震反应特性;依据规范选取了适合建筑场地类别的五条地震波;对两个模型分别输入地震波进行非线性时程分析,对比分析基础隔震装置的减震效果,并分析计算结果的精确性和合理性,找出最优设计方案并完成设计。
  减震分析结果表明,结构在设置隔震装置后,结构的层间位移、基底剪力、各层位移峰值以及顶层位移都大大减小,减震效果显著。经过研究还得出一些有益的结论,为以后基础隔震技术在此类工程上的应用提供一定的理论指导和参考依据。
[硕士论文] 柏冰
地质工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:有侧限地基是一种新型复合地基。长期以来,对有侧限地基的承载力,是按照散点状复合地基承载力公式计算的,郑州粉土地区的应用实践表明,计算值明显低于静载荷试验值(13~32%)。目前对有侧限地基工作性状及承载力特性的理论研究较少,且多局限于散点状复合地基的思路。本文以郑州地区粉土地基中经常采用的、满堂布置短桩构成的有侧限地基形式为研究对象,通过物理模型试验、三维数值模拟,研究侧限结构的破坏形态、有侧限地基的破坏模式、机理,进而开展静力学分析。获得的主要认识如下:
  (1)物理模型室内试验中采用缩尺模型,设置面积置换率m为变量,得知侧限结构的轴应力随着深度的增大而衰减;随着置换率的增大,侧限结构与格室土的应力比减小,格室土地基承载力发挥的程度愈大,地基承载力增大,分析总结不同面积置换率试样破坏面的空间分布规律。
  (2)数值模拟中采用尺寸为40×40×20m的模型进行试验,根据水平切面及垂直剖面云图结合模拟加载过程中的数值采集,分析研究这种新型地基在弹性状态下的应力分布、在极限荷载作用下的变形特征、破坏荷载作用下塑性分布区域结合大主应力作用面以及剪切应变增量,推论出有侧限地基的破坏形态。
  (3)根据物理实验及数值模拟的结果,推论出此种地基的破坏形态:1.侧限地基发生周边冲切-内部Ⅹ型剪切破坏;2.在边部格室的半高处,形成水平剪裂,有侧限地基的破坏是上述两种机制的迭加。据此推导出有侧限地基的承载力计算公式,为验证此计算式的正确性和合理性以及适宜性,采用郑州地区五个工程实例进行验证,结果表明所得计算值与现场静载荷试验实测值相差5%~8%左右,工程应用实例同时显示其沉降变形值在规定范围之内。
  本文研究内容,首次按照有侧限地基的破坏形态计算其承载力,揭示了这种新型地基内部的应力应变机制。在今后工程设计运用过程中,通过调整面积置换率,着重加固应力集中、变形较大部位,可以在控制经济成本的前提下,有效地提高地基整体承载效应。
[硕士论文] 方海锋
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国地属大陆季风性气候,全年降水的不均匀使得大部分河流在夏季都有安全渡汛问题,洪峰过境时很多河段堤防或土石坝都面临巨大的管涌威胁,管涌造成的灾害更是屡见不鲜。鉴于管涌破坏具有较大且较广泛的危害性,论文依托国家自然科学基金青年科学基金项目“基于随机方法的散粒多孔介质相变机理及管涌相变-渗流-应力耦合模型”(编号51409029),结合基金已有的研究结果,试图通过改进的试验孔洞试验来研究化学改良剂改良分散性土后的侵蚀发展过程和抗侵蚀特性。主要的研究内容与成果如下:
  (1)孔蚀试验系统:自行研制了可提供竖向压力条件的孔蚀试验系统,该试验系统主要组成部分有:支架系统、竖向压力加载系统、上游恒定水位施加系统、土颗粒收集系统。该试验系统解决了现有仪器不能对试样施加竖向压力的问题,改进了预制孔成型方法,减小了制样过程中对试样土体的扰动。
  (2)分别揭示了掺入三种不同类型化学改良剂的土体的侵蚀发展规律。利用改进的孔蚀试验系统,开展了掺入化学改良剂后分散性的土孔蚀试验研究,分别探索了掺入含量、养护时间、水力梯度、应力状态等因素对分散性土孔蚀发展规律的影响,通过累积侵蚀质量和流量的监测,对比了三种化学改良剂在不同影响因素下的累积侵蚀质量和流量,分析了不同影响因素对侵蚀速率、流速及试样两端水力梯度的影响规律,总结土体掺入三种化学改良剂后的侵蚀发展规律和在不同条件下的改良效果。
  (3)统计分析了孔蚀试验中不同条件对土体侵蚀指数的变化规律。通过计算和分析侵蚀率和水力剪切力的变化关系,分析结果表明侵蚀率和水力剪切力之间线性拟合度较高;通过综合分析侵蚀指数和临界水力剪切力对比发现,侵蚀指数越大,土体抗侵蚀能力越强;临界水力剪切力随掺入含量的增大而增大;三种改良剂都能提高土体的抗侵蚀能力,相同条件下,掺入聚丙烯酸钠的试样的临界水力剪切力始终是最大的,其最大侵蚀率始终最小的,改良效果最好的掺入聚丙烯酸钠的试样,最差的掺入木钙试剂的试样;综合对比之后,抗侵蚀效果由强到弱分别是聚丙烯酸钠、水玻璃试剂、木钙试剂。
[硕士论文] 吴明静
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:深部开采、围压及富地热地区、深部岩体工程的开发,都离不开高温环境的影响,研究岩石在高温环境下的动态冲击力学性质有重要的研究价值。分析结果对高温环境下岩石工程稳定性、安全性以及相关岩体的爆破效应具有重要参考依据。
  本文采用组装的高温环境下SHPB试验装置系统,对不同温度下以及不同冲击荷载下的砂岩试件,进行动态冲击压缩、拉伸的力学性能试验研究。得到下面的成果:
  1.利用SHPB试验装置对0.3MPa,0.4MPa,0.5MPa.,0.6MPa,0.7MPa,0.8MPa冲击气压下砂岩试件进行常温、100℃,200℃,400℃,600℃,800℃,1000℃不同温度下的动态单轴压缩试验。得出:同一加载速率下,砂岩试件峰值强度、动态弹性模量、峰值应变随温度变化的关系。砂岩试件冲击的破碎程度随温度的升高表现出先减少再逐渐增大的趋势。高温状态下砂岩的力学性质相对于常温状态下发生了显著的变化,其动态破坏特征反映了砂岩的强度特征。
  2.基于Weibull分布的热损伤本构模型,将温度与荷载的影响组合考虑,建立了适用于深部千米以下岩石的损伤本构模型,为探索深部煤矿爆破破岩新方法提供了理论依据。
  3.采用SHPB试验装置对常温,200℃,400℃,600℃,800℃和1000℃温度下的砂岩试件,进行4.5m/s,5.5m/s,6.5m/s,7.5n/s,8.5m/s,9.5m/s不同加载速率下的动态压缩试验。得出:在不同加载速率下,砂岩试件的峰值强度与加载速率之间呈二次多项式增加;从破坏形态可知,加载速率对砂岩的影响不仅与温度有关还与其本身的性质有关。分析结果对高温环境下岩石工程稳定性、安全性以及相关岩体的爆破效应具有重要参考依据。
  4.采用SHPB试验装置在常温、200℃、400℃、600℃、800℃温度下对砂岩进行0.15MPa、0.25MPa、0.35MPa、0.45MPa、0.55MPa、0.65MPa六种冲击气压下的动态劈裂拉伸试验。结果表明:在相同加载速率下,砂岩试件的动态劈裂抗拉强度随着温度的增加先升高后降低。不同温度下砂岩动态拉伸强度与平均应变率近似幂指关系,且表现出很强的依赖性。
  5.砂岩试件的入射能、反射能、吸收能都随着时间的增加表现出先增大某一数值后保持稳定的趋势。反射能量远远大于透射能量。在相同温度下,随着冲击气压的增加,入射能也随之增加。在同一冲击气压下,800℃入射能、吸收能和反射能要高于常温下相对应的能量。
[硕士论文] 苏海鹏
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:岩石在冲击荷载作用下的动态力学特性一直是岩石力学的重要研究方向。随着近几年专家学者研究的不断深入,许多研究者通过大量的冲击实验在岩石的动态力学特性以及本构模型等方面都取得了丰硕的成果。但对高温作用后石灰岩的动态力学特性还有待进一步深入研究。
  本文主要是通过SHPB试验装置对不同高温后石灰岩试件进行动态冲击压缩和动态劈裂拉伸试验。研究石灰岩在不同高温后应力-应变曲线、峰值强度、峰值应变、应变率、弹性模量以及破坏特征的变化规律等。
  1.利用SHPB试验装置对常温(25℃)、200℃、400℃、600℃等不同高温后石灰岩试件,分别进行了加载气压为0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa下的冲击压缩试验;分析石灰岩的应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、弹性模量、峰值应变)在不同高温后和不同应变率下的变化规律,并分析其在不同应变率下的破坏特征。
  2.利用SHPB试验装置对常温(25℃)、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃等不同高温后石灰岩在20MPa轴压作用下和无轴压作用下进行0.5Mpa加载气压下的冲击压缩试验,分析轴压对石灰岩应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、应变率、弹性模量、峰值应变)随温度变化规律的影响,并分析轴压对不同高温后石灰岩破坏特征的影响。
  3.利用SHPB试验装置对不同岩性石灰岩在常温(25℃)、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃等不同高温后进行0.5MPa加载气压下的冲击压缩试验,分析岩性对石灰岩应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、应变率、弹性模量、峰值应变)随温度变化规律的影响。并分析岩性对不同高温后石灰岩破坏特征的影响。
  4.利用SHPB试验装置对常温(25℃)、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、400℃、500℃、600℃等不同高温后石灰岩试件在0.4Mpa加载气压下进行动态劈裂拉伸试验,分析石灰岩的应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、应变率)随温度的变化规律,并分析不同高温后石灰岩的破坏特征。
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