發(fā)布時(shí)間：2019-10-16 07:43

【摘要】：為了準(zhǔn)確分析沉井下沉期荷載分布特征可能受到的施工行為影響,設(shè)計(jì)了3組不同尺寸的沉井模型模擬下沉。在試驗(yàn)箱內(nèi)分層鋪設(shè)彩色標(biāo)準(zhǔn)砂,采取吸砂等助沉措施,利用CCD技術(shù)連續(xù)跟蹤拍攝,觀測(cè)地表沉陷范圍、顆粒流動(dòng)趨勢(shì),測(cè)量側(cè)壁土壓力,并采用二維顆粒流程序PFC2D對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行模擬。研究結(jié)果表明:沉井下沉期的地表沉陷范圍與沉井平面尺寸相關(guān),由于吸砂形成的應(yīng)力松弛影響,沉井側(cè)壁的土壓力在深度方向分布呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),PFC程序分析的結(jié)果與室內(nèi)模擬的規(guī)律較為一致;沉井下沉期間荷載分布特征不同于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的線性分布,應(yīng)考慮取土下沉的擾動(dòng)行為對(duì)其荷載分布特征的影響。
【圖文】：

年周健等［１２］將顆粒流方法引入中國(guó)，結(jié)合ＣＣＤ圖像技術(shù)開(kāi)展了系列的基礎(chǔ)理論和工程現(xiàn)象的顆粒流模擬分析，為揭示非連續(xù)體的土體位移帶來(lái)的宏觀特征變化提供了新的手段。本文通過(guò)室內(nèi)細(xì)觀模型試驗(yàn)，模擬３組不同尺寸沉井的下沉過(guò)程，分析沉井下沉過(guò)程中側(cè)壁土壓力的分布模式和對(duì)周圍土體的影響范圍，利用ＣＣＤ技術(shù)觀察顆粒的流動(dòng)趨勢(shì)，采用二維顆粒流ＰＦＣ２Ｄ軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。１細(xì)觀模型試驗(yàn)１．１模型尺寸確定試驗(yàn)中沉井模型采用有機(jī)玻璃材質(zhì)，見(jiàn)圖１（其中：Ｌ，Ｗ，Ｉ分別為沉井模型的長(zhǎng)、寬、高）。試驗(yàn)按平面尺寸分為３組，Ｗ×Ｌ×Ｉ分別為２００ｍｍ×１４０ｍｍ×５８０ｍｍ，２８０ｍｍ×１４０ｍｍ×５８０ｍｍ，３６０ｍｍ×１４０ｍｍ×５８０ｍｍ，均為矩形沉井，考慮對(duì)稱性和試驗(yàn)觀測(cè)方便，均采用半沉井模型。試驗(yàn)箱尺寸為１０００ｍｍ×５００ｍｍ×９００ｍｍ，如圖２所示，其正立面為厚２０ｍｍ的透明有機(jī)玻璃，玻璃上標(biāo)有２０ｍｍ×２０ｍｍ的網(wǎng)格，其余３個(gè)圖１沉井模型Ｆｉｇ．１ＭｏｄｅｌｏｆＣａｉｓｓｏｎ圖２試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)（單位：ｍｍ）Ｆｉｇ．２ＤｅｓｉｇｎｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｏｘ（Ｕｎｉｔ：ｍｍ）面均為厚１０ｍｍ的鋼板，沉井后側(cè)采用彈簧支撐頂緊防止模型與試驗(yàn)箱前壁分離。１．２試驗(yàn)箱內(nèi)土體填料采用福建平潭標(biāo)準(zhǔn)砂作為模擬土層，其物理性質(zhì)指標(biāo)如下：顆粒級(jí)配為顆粒直徑大于０．６５ｍｍ的占３％，０．４５～０．６５ｍｍ的占４０％±５％，０．２５～０．４５ｍｍ的占５１％±５％，小于０．２５ｍｍ的占

別為ｄｍａｘ＝１．７４９ｇ·ｃｍ－３，ｄｍｉｎ＝１．４３ｇ·ｃｍ－３；最大與最小孔隙比分別為ｅｍａｘ＝０．８４８，ｅｍｉｎ＝０．５１９。為便于觀測(cè)沉井模型兩側(cè)土體受擾動(dòng)的范圍和顆粒流動(dòng)趨勢(shì)，分層攤鋪標(biāo)準(zhǔn)砂，每鋪設(shè)６０ｍｍ的標(biāo)準(zhǔn)砂后，，鋪設(shè)一層厚２０ｍｍ的彩色砂，如此循環(huán)，０刻度線上鋪設(shè)１００ｍｍ標(biāo)準(zhǔn)砂，如圖３所示。每次完成填砂后靜置１２ｈ以上，使砂土在自重作用下壓密，試驗(yàn)時(shí)采用相同的相對(duì)密實(shí)度以保證每次試驗(yàn)條件的均一性。圖３彩砂的分層鋪設(shè)Ｆｉｇ．３ＬａｙｉｎｇｏｆＣｏｌｏｒｅｄＳａｎｄ１．３下沉措施試驗(yàn)采用吸砂方式使沉井在自重作用下緩慢下沉，但由于沉井模型材質(zhì)為有機(jī)玻璃，在自重作用下下沉困難，因此采取輔助加載裝置以幫助沉井下沉，采用的方式是在沉井上部放置鐵塊增加其質(zhì)量。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，放置如圖４所示鐵塊（６ｋｇ）比較合適，沉井能順利下沉。圖４加載鐵塊Ｆｉｇ．４ＬｏａｄｉｎｇＩｒｏｎ沉井在下沉過(guò)程中使用家用小型吸塵器Ｓｅ－ｃｌｉｎｅ－３２０１在內(nèi)部吸砂取土，其功率在３５０～１４００Ｗ，可自由調(diào)節(jié)吸力大小，為保證試驗(yàn)可比性，在試驗(yàn)過(guò)程中均采用最小功率３５０Ｗ。１．４觀測(cè)程序及測(cè)試內(nèi)容試驗(yàn)時(shí)，將沉井模型的對(duì)稱面緊貼試驗(yàn)箱的有機(jī)玻璃側(cè)壁，保持模型豎直。測(cè)量模型沉井在下沉過(guò)程中側(cè)壁所受土壓力，采用ＣＣＤ技術(shù)觀察砂顆粒運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。下沉前先采集１次網(wǎng)格的整體圖像，然后分層下沉，在每次下沉完成，待土體穩(wěn)定后，量測(cè)土壓力，并用索尼ａ３５相機(jī)進(jìn)行連續(xù)拍攝，如圖５所示，保持相機(jī)位置、角度不動(dòng)，得到沉井下沉過(guò)程中顆
【作者單位】： 東南大學(xué)土木工程學(xué)院;南京水務(wù)集團(tuán)有限公司;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“九七三”計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB036304) 江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK2011614) “十二五”交通運(yùn)輸重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目(2011 318 494 160)
【分類號(hào)】：U445.557

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2549871