板桩结构土压力理论的创新发展

蔡正银

doi:10.11779/CJGE202002001

板桩结构土压力理论的创新发展 English Version

蔡正银

南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏　南京　210024

详细信息

作者简介:
蔡正银(1965— )，男，二级教授，博士生导师，无党派人士，江苏省第10届、11届、12届政协委员，从事土的基本性质与土工测试、土的本构理论、土工离心模拟技术方面的研究工作。香港科技大学岩土工程博士毕业，德国柏林工业大学博士后出站，现任南京水利科学研究院岩土工程研究所所长。主要学术兼职包括：《岩土工程学报》主编，中国土木工程学会理事，中国水利学会理事，中国水利学会岩土力学专业委员会常务副主任兼秘书长，中国土木工程学会土力学与岩土工程分会土工测试专委会主任，中国水利学会岩土力学专委会土工测试专门委员会主任，国际土力学与岩土工程学会土工物理模拟技术委员会（ISSMGE TC104）理事，水利部土石坝破坏机理与防控技术重点试验室副主任。主要研究方向为土工测试、土工数值仿真技术和离心模拟技术。先后主持完成了80多项科研项目，是国家重点研发计划项目“高寒区长距离供水工程能力提升与安全保障技术”首席科学家，国家863计划“现代交通基础设施建设和养护技术”项目召集人和“20万吨级深水板桩码头关键技术”课题负责人，水利重大专项“咸寒区灌渠冻害评估预报与处治技术”项目负责人，国家自然科学基金“粗颗粒土剪胀理论与本构模型”和“遮帘式板桩结构的挡土机理”项目负责人。获国家和省部级科技奖16项，其中国家科技进步二等奖1项（排名第一），省部级科技进步特等奖4项、一等奖7项（五项排名第一）。获国家发明专利36项，实用新型专利10项。发表学术论文160余篇，主、参编著作8部。主编国家标准2部，主编水利、交通行业标准各1部，主编水利和港口工程团体标准4部。获全国优秀科技工作者称号，为全国水利系统先进工作者，享受国务院政府特殊津贴专家，中国航海学会首届科技贡献突出人物，江苏省“333人才工程”中青年领军人才，水利部“5151人才工程”部级人选。E-mail：zycai@nhri.com

中图分类号: TU445
计量
- 文章访问数: 633
- HTML全文浏览量: 62
- PDF下载量: 714
出版历程
- 收稿日期: 2020-01-08
- 网络出版日期: 2022-12-07
- 刊出日期: 2020-01-31

Innovation and development of earth pressure theories for sheet-pile structures

CAI Zheng-yin

Geotechnical Engineering Department, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, China

摘要

摘要: 对于板桩码头,其主要的荷载为作用于码头前墙上的土压力,该荷载一方面是由于港池开挖引起前墙两侧土压力的不平衡产生,另一方面是由于码头表面荷载作用于地基土,从而增加了前墙陆侧的土压力。板桩码头深水化的关键要求必须解决港池挖深导致的前墙土压力急剧增大问题,“遮帘”和“卸荷”是减少前墙土压力的有效途径,由于设置了遮帘桩和卸承台,使得板桩结构的受力情况更加复杂,涉及的关键科学技术问题是土和结构的相互作用。针对遮帘式和分离卸荷式板桩码头新结构开发过程中的土压力问题,先后研究了土体密度与粒径对静止土压力系数的影响、遮帘式板桩结构的土压力“桶仓压力效应”和“遮帘效应”,以及分离卸荷式板桩结构的土压力“卸荷效应”,为板桩码头新结构的发展奠定了理论基础。
- 板桩 /
- 土压力 /
- 桶仓效应 /
- 遮帘效应 /
- 卸荷效应 /
- 离心模型试验
Abstract: The main loads on a sheet-pile wharf are the earth pressures acting on its front wall. On one hand, they are induced by the imbalance of earth pressures at both sides of the front wall owing to excavation of harbor basin; on the other hand, the surface loads of the wharf acting on the foundation soils further increase the landward earth pressures of the front wall. For the sharply increasing earth pressures on the front wall induced by the excavation depth of harbor basin which is required by deep-water sheet-pile wharves, the "barrier" and "unloading" measures are the effective ways to reduce the earth pressures on the front wall. The presence of barrier piles and relief platform leads to more complex forces acting on the sheet-pile structures, and the key scientific and technical problem concerned is the interaction between the soils and the structures. With regard to the earth pressure problems during the development of novel structures such as barrier and separated unloading sheet-pile wharves, a series of researches are performed to lay the theoretical foundation for the development of the novel structure of deep-water sheet-pile wharf, including influences of soil density and grain size on earth pressures at rest, silo effects and barrier effects of earth pressures on barrier sheet-pile structures, and unloading effects of earth pressures of separated unloading sheet-pile structures.
- sheet pile /
- earth pressure /
- silo effect /
- barrier effect /
- unloading effect /
- centrifugal model test

HTML全文

0. 引言

在对含饱和砂土层场地地震反应研究中,孔隙水压力上升引起的砂土液化是一种典型的地震灾害现象。饱和砂土动力有效应力本构关系是否能真实的表征饱和砂土的物理力学特性,对场地地震液化反应模拟的准确性至关重要,因此可液化土层的动力响应模拟成为国内外学者的研究热点。合适的饱和砂土动力有效应力本构不仅仅需要模拟液化过程中土体的软化现象,还需要对液化过程中的土体应力应变关系的变化细节进行描述。

选择一个合理的土体动力非线性本构模型是液化土层地震动模拟计算分析的前提,以双曲模型为主的土体弹塑性动力本构模型广泛应用于土层的地震反应分析中。基于Masing法则^[1]的双曲模型是国内外常用的基于骨架曲线的土体动力非线性本构,Rasenblueth^[2]和Newmark^[3]考虑到可能出现应力值超过土体极限应力值的不合理现象,扩展了Masing法则。赵丁凤等^[4]在Davidenkov本构模型基础上,提出代替“扩展Masing法则”的修正加载准则,解决了该准则在程序实现中需要记录大量数据的问题。为使应力应变关系符合阻尼比试验结果,王志良等^[5]提出了“阻尼比退化系数”对Masing关系进行了修正。李小军在王志良模型的基础上提出“基于骨架曲线修正”^[6]处理的“动态骨架曲线”^[7]的概念,给出了能考虑土体试验特性且形式简单的一维土体动力本构关系。等效线性化是土层一维地震反应分析中常采用的方法,但该方法是平均滞回曲线意义上的线性方法,无法体现土体的塑性变形,且难以考虑孔压上升对饱和砂土层剪切强度的影响。笔者在李小军模型的基础上提出了以对数函数为骨架曲线^[8],可拟合阻尼比、刚度比试验曲线的土层时域非线性地震反应分析方法,并开发了相应的一维地震反应计算程序。该方法得到的本构模型滞回圈较宽,能更好的体现土体的非线性和塑性特性。国内外专家学者根据循环三轴或剪切试验提出了不同的孔压增长模型,如以seed^[9]为代表的根据孔压比和振次比关系提出的孔压增长公式和Ishibash等^[10]根据孔压比与动应力及振次的关系确定的孔压增长模型,但是这些模型不能用于不均等固结土体的孔压增长计算,且不适用于不等幅荷载情况下的孔压计算。孙锐等^[11]、陈龙伟等^[12]在seed模型基础上提出了适用于水平场地的不均等固结饱和砂土孔压发展增量计算模型。付海清等^[13]以加速度、埋深、砂土密实度等现场参数为基本指标,构建直接适用于水平场地饱和砂土孔压增量模型。上述孔压模型只能模拟在应力循环作用下的孔压增长,无法反映应力卸载条件下的实际孔压值的减小。实际孔压模型由不可逆孔压项和可逆孔压项组成,文中所用的孔压计算模型是在陈龙伟的不可逆孔压增量的基础上,加入笔者提出的可逆孔压模型,两者结合得到的可体现孔压波动的新型孔压模型。该模型能较好的模拟应力循环作用下饱和砂土的实际孔压变化情况。

此外,孙锐^[14]通过高精度动三轴的试验结果发现砂土循环最大剪切模量 $G_{\max, N}$ $G_{\max, N}$ 、极限剪应力 $τ_{ult, N}$ $τ_{ult, N}$ 和孔压比的关系与砂土类型和相对密度无关,且可以描述成统一的线性关系。基于此,本文提出了以对数动骨架曲线本构土层时域非线性地震反应分析方法为基础,结合能计入可逆超静孔隙水压的孔压计算模型,通过饱和砂土的有效应力对其剪切模量和抗剪强度进行修正,得到可模拟含饱和砂土场地液化地震反应的土层时域非线性有效应力本构。

在自行编制的土层地震反应分析程序Soilresp1D的基础上,加入基于对数动骨架曲线并考虑可逆超静孔隙水压力的有效应力本构,实现了可液化场地动力反应分析。通过对含饱和松砂层场地数值分析,并与基于不同孔压增长模型的有效应力本构的时域分析结果和实际地震动观测记录对比表明,本文提出的基于对数动骨架曲线并考虑可逆超静孔隙水压的孔压计算模型的有效应力本构的模拟结果较为合理,与实际地震动记录相符,且反映了液化对场地地表加速度峰值、反应谱及饱和砂土层抗剪强度的影响规律。

1. 有效应力分析方法

1.1 考虑可逆超静孔隙水压的孔压计算模型

含饱和砂土场地地震反应模拟结果是否能反映饱和砂土液化对场地地震反应的影响取决于合理的孔压计算模型,这一模型应能真实模拟饱和砂土层在每一应力循环后的孔压值。

常用的孔压模型只能反映孔压在应力循环加载作用下的增长,无法体现应力卸载时孔压的减小,如图1（a）中的红线所示,而饱和砂土不排水循环三轴试验实测孔压值如图1（a）中的蓝线所示。据此可将饱和砂土不排水循环三轴试验实测孔压值分为可逆孔压 $u_{re}$ $u_{re}$ （图1（a）黑线）和不可逆孔压 $u_{ir}$ $u_{ir}$ （图1（a）红线）,如此可知,不可逆孔压 $u_{ir}$ $u_{ir}$ 随着循环次数的增加单调增长,本文将依据陈龙伟^[12]提出的适用于水平成层场地的不均等固结饱和砂土的孔压发展增量计算模型表示,这一模型是通过振动台和振动离心机土层液化试验得到的,能真实反映实际水平成层场地在水平剪切地震动作用下的土体单元水平往返剪切力,孔压发展增量计算模型：

图 1 饱和砂土不排水循环三轴试验过程中孔压变化

Figure 1. Variation of pore pressure of saturated sand by undrained cyclic triaxial tests

下载: 全尺寸图片幻灯片

\begin{array}{l} u_{ir,0}^{*} = 0, \\ U_{ir, N} = \frac{Δ u_{ir, N}^{*}}{1 - u_{ir, N - 1}^{*}} = \frac{c_{1, 0}}{\sqrt{N_{ep}}} {(\frac{τ_{N}}{{\bar{σ}}_{N - 1}})}^{A_{4, 0}} \cdot \\ [1 - c_{1, a} {(K_{c} - 1)}^{C_{1, b}}] (N = 1, 2, 3, \dots), \\ u_{ir, N}^{*} = u_{ir, N - 1}^{*} + U_{ir, N} (1 - u_{ir, N - 1}^{*}), \\ N_{ep} = \sum_{i = 1}^{N} {[\frac{τ_{i}}{τ_{N}}]}^{α} 。 \end{array}}

$\begin{array}{l} u_{ir,0}^{*} = 0, \\ U_{ir, N} = \frac{Δ u_{ir, N}^{*}}{1 - u_{ir, N - 1}^{*}} = \frac{c_{1, 0}}{\sqrt{N_{ep}}} {(\frac{τ_{N}}{{\bar{σ}}_{N - 1}})}^{A_{4, 0}} \cdot \\ [1 - c_{1, a} {(K_{c} - 1)}^{C_{1, b}}] (N = 1, 2, 3, \dots), \\ u_{ir, N}^{*} = u_{ir, N - 1}^{*} + U_{ir, N} (1 - u_{ir, N - 1}^{*}), \\ N_{ep} = \sum_{i = 1}^{N} {[\frac{τ_{i}}{τ_{N}}]}^{α} 。 \end{array}}$

(1)

式中 $u_{ir,0}^{*}$ $u_{ir,0}^{*}$ 为初始不可逆孔压比； $Δ u_{ir, N}^{*} = Δ u_{ir, N} /$ $Δ u_{ir, N}^{*} = Δ u_{ir, N} /$ ${\bar{σ}}_{0}$ ${\bar{σ}}_{0}$ , $Δ u_{ir, N}$ $Δ u_{ir, N}$ 为第N次应力循环中的不可逆孔压的孔压增量； ${\bar{σ}}_{0}$ ${\bar{σ}}_{0}$ 为初始有效围应力； $Δ u_{ir, N - 1}^{*} = Δ u_{ir, N - 1} / {\bar{σ}}_{0}$ $Δ u_{ir, N - 1}^{*} = Δ u_{ir, N - 1} / {\bar{σ}}_{0}$ , $u_{ir, N - 1}$ $u_{ir, N - 1}$ 为第N-1个应力循环中的不可逆孔压； $c_{1, 0},$ $c_{1, 0},$ $c_{1, a}, c_{1, b}, A_{4, 0}$ $c_{1, a}, c_{1, b}, A_{4, 0}$ 为试验参数,与土的密实程度有关； $K_{c}$ $K_{c}$ 为固结比； $N_{ep}$ $N_{ep}$ 为等效应力作用次数, $τ_{i}$ $τ_{i}$ 为第i次循环剪应力幅值（ $1 \leq i \leq N$ $1 \leq i \leq N$ ）； $τ_{N}$ $τ_{N}$ 为第N次循环剪应力幅值, $α$ $α$ 为材料参数。式中相关参数取值详见文献[12],在此不再赘述。

由图1（a）可知,可逆孔压 $u_{re}$ $u_{re}$ 是非正的,对于每一循环加载过程,逐渐增大至零,随卸载逐渐减小,反向加载时,可逆孔压亦逐渐增大。根据如图1（b）所示的饱和砂土不排水循环三轴试验数据分析可得,每一应力循环的可逆孔压与该循环的应力呈线性关系,且每一循环的可逆孔压初始值为 $- Δ u_{ir}$ $- Δ u_{ir}$ 。可逆孔压 $u_{re, N}$ $u_{re, N}$ 定义为

u_{re, N} = \frac{Δ u_{ir}}{τ_{N, \max}} (τ - τ_{N, \max})

$u_{re, N} = \frac{Δ u_{ir}}{τ_{N, \max}} (τ - τ_{N, \max})$ 。

(2)

在对饱和砂土层进行时域非线性地震反应有效应力分析时,根据上述两式即可得到循环应力作用下饱和砂土的实际孔压值（图1（a）中的u线）。

1.2 基于孔压的剪切模量和抗剪强度修正方法

饱和砂土层每一循环的最大剪切模量和抗剪强度受这一循环孔压变化的影响显著,最大剪切模量和抗剪强度随着孔压比的上升不断减小。为考虑在循环荷载作用下孔压的上升对土体软化过程的影响,则每经过一次应力循环需对砂土的最大剪切模量和抗剪强度进行修正。孙锐等^[14]通过拟合高精度动三轴的试验数据发现饱和砂土最大剪切模量 $G_{\max, N}$ $G_{\max, N}$ 、极限剪应力 $τ_{ult, N}$ $τ_{ult, N}$ 和孔压比的关系几乎不受砂土类型和相对密实度的影响,且能简单描述成统一的线性关系,其具体函数表达式为

\begin{array}{l} G_{\max, N} = G_{\max, 0} (1 - U_{N}), \\ τ_{ult, N} = τ_{ult, 0} (1 - U_{N}), \end{array}}

$\begin{array}{l} G_{\max, N} = G_{\max, 0} (1 - U_{N}), \\ τ_{ult, N} = τ_{ult, 0} (1 - U_{N}), \end{array}}$

(3)

式中, $G_{\max, N}$ $G_{\max, N}$ , $τ_{ult, N}$ $τ_{ult, N}$ 分别为N-1次应力循环后砂土的最大剪切模量和极限剪应力, $U_{N} = u_{N} / {\bar{σ}}_{0}$ $U_{N} = u_{N} / {\bar{σ}}_{0}$ 。

1.3 基于对数动骨架曲线含饱和砂土层场地时域非线性本构有效应力分析方法

在文献[8]提出的基于对数动骨架曲线时域非线性土体动本构基础上,考虑可逆超静孔隙水压的孔压计算模型及剪切模量和抗剪强度随孔压变化的修正关系,提出了一种新的有效应力本构：

(4)

式中,相关参数的物理含义及其取值详见文献[8]及前文相关定义,在此不再赘述。

基于文献[8]中的式（18）,（19）,（21）结合式（4）所表述的有效应力本构,可形成一种基于对数动骨架曲线时域非线性土体动本构并考虑可逆超静孔隙水压力的含饱和砂土场地时域非线性地震反应分析方法,这一方法可以计算不均等固结条件下的水平成层场地在不等幅的地震荷载作用下的孔压变化情况,且可模拟饱和砂土液化过程中的砂土剪切模量和抗剪强度软化特征。将这一方法引入笔者研发的土层场地时域非线性动力反应分析程序Soilresp1D,实现了含饱和砂土场地时域非线性地震反应分析。

图2为依据本文有效应力分析方法得到的饱和松砂土体试验模型等幅循环荷载作用下的应力应变曲线及孔压变化,数值模拟中当孔压比达到1时,砂土层发生液化,且液化后土层的剪切模量取0.0125 $G_{\max}$ $G_{\max}$ ^[15]。由图可知本文有效应力本构所反映的应力应变关系合理,能实现在动荷载作用下孔压上升引起的饱和砂土剪切模量和抗剪强度软化特征。

图 2 基于本文本构模拟试验模型中饱和砂土的动力反应

Figure 2. Stress-strain curves and simulated results of variation of pore pressure based on constitutive model for effective stress

下载: 全尺寸图片幻灯片

2. 可液化土层场地非线性地震反应对比分析

利用本文方法,对含饱和松砂层场地和实际观测台阵场地进行地震液化反应分析,并通过基于丰万玲孔压增长模型的有效应力本构的计算结果和实际地震动观测记录对比分析,验证了基于对数动骨架曲线并考虑可逆超静孔隙水压力的孔压模型的有效应力本构的合理性。同时,讨论了饱和砂土层液化对场地地表加速度峰值、反应谱及饱和砂土体剪切模量的影响。

2.1 基于不同孔压模型的有效应力本构计算结果对比

数值分析中输入图3（a）所示时长82 s、峰值加速度2 m/s²、离散时间步距为0.02 s的地震动时程。按照时域非线性分析稳定性的要求并结合地震动截止频率（15 Hz）确定数值模拟时间步距为0.0025 s,为实现数值分析将输入地震动时程通过插值成离散散步距为0.0025 s。计算场地模型包含黏土层、饱和砂土层和下伏基岩,总厚32 m,各岩土层模型计算参数见表1。根据石兆吉给出的液化判别式得到的该计算模型中砂土的液化临界剪切波速为267.1 m/s^[16],各砂土层的实测剪切波速均小于该值,所以该模拟场地为液化场地。按照土层时域动力反应分析方法精度要求确定了沿场地深度的离散步距 $Δ z$ $Δ z$ 为1 m,如此将计算模型划分成32层,其中层7～层9为饱和砂土层。在对模型进行动力反应计算时,每一次应力循环后（应力两次过零线）需对 $G_{\max, N}$ $G_{\max, N}$ 和 $τ_{ult, N}$ $τ_{ult, N}$ 修正,当饱和砂土层发生液化后土层参数保持不变。数值模拟结果如图3（b）～（d）、图4所示,图3（b）～（e）为本文方法分析结果和基于丰万玲孔压增长模型的有效应力本构分析结果,图4为本文方法分析得到的含饱和砂土场地模型在地震动作用下液化和未液化砂土层的应力应变曲线。

图 3 输入地震动时程和两种有效应力本构的场地地震反应

Figure 3. Time histories of input ground motion and seismic responses of two constitutive models for effective stress

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 场地计算模型参数

Table 1. Model parameters for site salulation

土类	深度/m	剪切波速/(m·s^-1)	密度/(t·m^-3)	$b / a$ $b / a$	$a_{1}$ $a_{1}$ /(10^-3)	$b_{1}$ $b_{1}$
黏土	6	120.0~142.2	1.95	1160	0.82	5.9
细砂	9	142.2~153.3	1.49	1934	2.24	5.2
黏土	30	153.3~231.0	1.95	1160	0.82	5.9
基岩	32	511.0	2.65

下载: 导出CSV

| 显示表格

图 4 本文方法模拟液化与未液化饱和砂土层应力-应变关系曲线

Figure 4. Simulated results of stress-strain relationship curves between liquefied and unliquefied saturated sand

下载: 全尺寸图片幻灯片

数值模拟结果显示,基于本文分析方法得到的地面加速度峰值为1.62 m/s²,基于丰万玲孔压增长模型有效应力本构计算得到的地面加速度峰值为1.5 m/s²。根据孙锐对比液化与非液化场地加速度反应谱,可知液化场地减少地震动高频分量但同时对低频分量显著放大^[17]。由图3（d）两种本构地面加速度反应谱,本文本构计算场地在周期为1 s内的高频地震反应明显减小,在周期大于1 s的地震反应有明显放大,丰万玲本构计算结果则无该现象。根据反应谱对比图判别本文本构计算该模型场地发生液化,丰万玲本构计算该场地未发生液化,该结果与本文孔压计算结果一致。由图3（b）,（c）可以看出,丰万玲有效应力本构分析所得地面加速度时程与入射加速度时程无明显差异,本文分析结果在饱和砂土液化后高频地震动得到了明显的衰减。图3（e）所示结果显示,丰万玲孔压增长模型分析孔压增长缓慢,最大孔压比仅为0.1,未发生液化；而本文分析结果表明,层7于16.55 s孔压比达1.0,即开始液化,总体表现为孔压比随作用时间逐渐增加,当加速度接近峰值时,上层饱和砂层孔压迅速上升,并发生液化；对于下层饱和砂土,孔压比随作用时间逐渐增加,达0.54后,趋于平稳,不难发现其平稳段对应于上层饱和砂土液化阶段；同时可以看出本文方法模拟结果能较真实的反映饱和砂土地震作用下的实际孔压变化特征,即孔压随地震荷载作用有增有减；相比于本文模拟结果,丰万玲有效应力本构虽能描述孔压增长过程,但不能合理的模拟饱和砂土孔压在地震荷载作用下孔压变化特征,未能反映含饱和砂土液化对场地地震反应的影响。

此外,由图4可以看出,层7饱和砂土层在液化前应变较小,土体剪切模量较大,应力应变曲线较陡,液化后应变增大,剪切模量减小,应力应变曲线迅速变缓。层9饱和砂土层孔压比未达1.0,未发生液化,其应变较小,剪切模量的折减较为缓慢。

综上所述,本文方法能再现饱和砂土层在强地震作用下孔压变化特征,能反映液化饱和砂土层的减震效应和高频地震动的衰减特征。

2.2 Fire Station场地模型计算结果与实测结果对比

本文以加州Corralitos地区的Fire Station场地影响观测台阵的场地资料为基础,建立了含饱和砂土层场地地震液化反应分析模型,以地表下102 m基岩处实测加速度时程为作用地震动,加速度时程如图5（a）所示,其峰值加速度为0.75g。按照一维土层场地时域非线性计算精度和稳定性要求确定了各土层离散步距和计算时间步距,采用本文方法模拟得到了场地地表加速度反应,并与实际地表观测记录对比,验证了本文方法数值模拟的可靠性。分析模型厚度为102 m,由松细砂、中密砂及黏土组成,图5（b）给出了模型剪切波速随深度变化趋势,模型相关参数如表2所示。同样根据石兆吉给出的液化判别式得到该实际场地模型上层厚度为26 m细砂的液化临界剪切波速为371.7 m/s,上层细砂的实测剪切波速均小于该值,该场地为液化场地。

图 5 实测基岩地震动加速度时程和场地剪切波速随深度的变化

Figure 5. Time histories of measured bedrock acceleration and variation of shear wave velocity with depth

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 2 场地计算模型参数

Table 2. Model parameters for site calculation

土类	层厚/m	深度/m	密度/(t·m^-3)	$b / a$ $b / a$	$a_{1}$ $a_{1}$ /(10^-3)	$b_{1}$ $b_{1}$
松细砂	26	26	1.92	1711	7.18	3.717
黏土	12	38	1.68	1527	3.73	4.331
松细砂	22	60	1.92	1051	8.36	4.245
中密砂	40	100	1.68	709	10.53	4.081
基岩	2		1.92

下载: 导出CSV

| 显示表格

由表2可以看出,分析模型覆盖土层主要为砂和黏土,浅层砂土为饱和松细砂。图6（a）,（b）所示实测和计算所得的地表加速度时程均显示10s左右地震动达到峰值,土层发生液化,该结果与图6（d）所示计算孔压比一致,验证了本文计算方法的可靠性与有效性。图6（d）所示不同深度饱和砂土层孔压比表明,浅层饱和松细砂层孔压比随时间快速增加,且埋深越浅发生液化越快,而下层饱和松细砂层孔压增长较为缓慢,未发生液化。由此可知本文有效应力本构模型能真实反映饱和砂土层液化特征,亦表明地表下20～30 m深度内的饱和砂土能产生液化,这一结果的可信性得到了2011年新西兰Mw6.3地震中发现20～30 m深度内饱和砂土产生液化现象的证实^[18]。图6（c）所示为地表与基岩加速度反应谱,根据孙锐提出的液化场地地表反应谱特征,可知实测地表与计算地表反应谱均显示该场地发生液化。在约0.3 s周期内,计算地表加速度反应谱相对基岩加速度反应谱明显减小,与实测地表加速度反应谱相近,变化趋势相似。

图 6 数值模拟结果与观测结果

Figure 6. Simulated and observed results

下载: 全尺寸图片幻灯片

由此不难看出,饱和砂土层液化对短周期地震动具有明显的减震效应,本文方法模拟结果可信,能模拟饱和砂土层孔压变化规律和液化对地表加速度峰值及反应谱的影响特征。

3. 结论

从对数骨架曲线出发并考虑可逆超静孔隙水压的孔压模型,结合每一加载循环饱和砂土体的剪切模量、抗剪强度修正方法,提出了一种基于对数动骨架曲线时域非线性土体动本构并考虑可逆超静孔隙水压力的含饱和砂土场地时域非线性地震反应分析方法。通过典型算例验证了本文方法的可行性和模拟结果的合理性,得到以下4点结论。

（1）基于饱和砂土不排水循环三轴试验结果,提出了考虑可逆超静孔隙水压的孔压计算模型,该模型不仅能模拟应力循环加载作用下孔压的增长,还能体现应力卸载时孔压的减小。

（2）数值模拟结果对比分析表明,本文方法能再现饱和砂土层在强地震作用下孔压变化特征,能反映液化饱和砂土层的减震效应和高频地震动的衰减特征。

（3）场地影响观测台阵Fire Station分析模型数值结果显示,本文有效应力本构模型能真实反映饱和砂土层液化特征,分析方法是可行的,且结果可信。

（4）饱和砂土液化对地震动峰值加速度与加速度反应谱等地表地震动参数,以及饱和砂土体剪切模量和抗剪强度具有显著影响。

致谢: 感谢《岩土工程学报》全体编委的信任,特别要感谢中国水利学会岩土力学专委会的推荐,使本人有机会作黄文熙讲座；感谢南京水利科学研究院岩土工程研究所同仁们对本项研究的大力支持和帮助：徐光明、李景林、焦志斌、范明桥、关云飞、武颖利、任国峰、顾行文等；感谢深水板桩码头新结构开发过程中战友们：刘永绣、吴荔丹、朱吉全、董文才、王成环、于泳、李元音等；感谢门下的一些博士、硕士研究生的共同努力：司海宝、蒋敏敏、崔冠辰、侯伟、朱洵、代志宇等。

图 1 深水板桩码头新结构

Figure 1. Innovative structure of sheet-pile wharves

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 NHRI 400 g·t大型土工离心机

Figure 2. NHRI centrifuge system (400 g·t)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 单墙模型及传感器布置图(修改自蔡正银等^[54])

Figure 3. Layout of single wall model and sensors (after Cai et al.^[54])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 离心场下单墙侧向土压力分布 (修改自蔡正银等^[54])

Figure 4. Lateral earth pressure profile against single wall (after Cai et al.^[54])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 模型和传感器布置

Figure 5. Layout of model and transducers

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 土样颗粒分布曲线

Figure 6. Grain-size distribution curve of soil

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 出砂口类型

Figure 7. Types of sand rainner outlet

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 不同相对密度砂土的制样路径

Figure 8. Sample preparation paths of sand with different relative densities

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 9 不同初始相对密度下土压力沿侧深分布(^#1砂土)

Figure 9. Distribution of earth pressures along side wall depth at different initial relative densities (sand No. 1)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 10 不同初始相对密度下K₀及Jaky公式计算结果(^#1砂土)

Figure 10. Distribution of K₀ at different initial relative densities and calculated results by Jaky formula (sand No. 1)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 11 不同级配砂土的K₀分布

Figure 11. K₀ distribution of different graded sands

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 12 遮帘式板桩码头结构示意图 (引自蔡正银等^[5])

Figure 12. Sheet-pile wharf with barrier piles (after Cai et al.^[5])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 13 双墙模型及传感器布置 (引自蔡正银等^[54])

Figure 13. Layout of double-wall model and sensors (after Cai et al.^[54])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 14 不同墙桩间距前墙陆侧土压力分布 (引自蔡正银等^[54])

Figure 14. Distribution of earth pressures on front wall and side wall with different wall pile spacings (after Cai et al.^[54])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 15 京唐港遮帘式板桩码头结构^#32泊位剖面图

Figure 15. Sectional view of berth No. 32 of barrier sheet-pile structures in Jingtang Port

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 16 墙桩间距对遮帘桩码头结构前墙受力的影响 (修改自..蔡正银等^[51])

Figure 16. Influences of distance between wall piles on stress of front wall of barrier pile wharf structure (after Cai et al.^[51])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 17 墙桩刚度对遮帘桩码头结构前墙受力的影响 (修改自.蔡正银等^[51])

Figure 17. Influences of pile stiffness on stress of front wall of barrier pile pier structures (after Cai et al.^[51])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 18 遮帘式板桩码头结构模型图

Figure 18. Model of wharf structures with barrier piles

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 19 遮帘式结构水平位移分布 (修改自蔡正银等^[5])

Figure 19. Distribution of horizontal displacement of barrio pile structures (after Cai et al.^[5])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 20 前墙土压力分布 (修改自蔡正银等^[5])

Figure 20. Earth pressures on front wall (after Cai et al.^[5])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 21 遮帘桩土压力分布 (修改自蔡正银等^[5])

Figure 21. Earth pressures on barrier pile (after Cai et al.^[5])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 22 遮帘式与单锚板桩结构前墙计算结果比较 (修改自蔡正银等^[5])

Figure 22. Comparison of calculated results of barrier pile wall and single anchor sheet-pile front wall (after Cai et al.^[5])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 23 京唐港分离卸荷式板桩码头结构^#36泊位剖面图

Figure 23. Sectional view of berth No. 36 of separated unloading sheet-pile structures in Jingtang Port

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 24 考虑卸荷效应的地基土竖向应力计算

Figure 24. Calculation of vertical stress for soil layers with relief platform

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 25 卸荷效果的数值模拟

Figure 25. Relief effects by numerical simulation

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 26 板桩码头前墙陆侧土压力分布 (修改自蔡正银等^[8])

Figure 26. Earth pressures on front wall at landward side for sheet-pile wharf (after Cai et al.^[8])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 27 分离卸荷式码头前墙土压力及水平位移分布(修改自.蔡正银等^[8])

Figure 27. Distribution of earth pressure and horizontal displacement in front wall of sheet-pile wharf with separated relief platform (after Cai et al.^[8])

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 28 土压力与挡墙位移关系曲线

Figure 28. Relationship between earth pressure and displacement of retaining wall

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 29 卸荷式板桩码头主动土压力计算分区图

Figure 29. Zoning map of active earth pressure calculation for unloading sheet pile wharf

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 30 卸荷式板桩码计算结果的对比

Figure 30. Comparison of calculated results

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 不同墙桩间距下的墙间土压力 (引自蔡正银等^[54])

Table 1 Earth pressures between walls at different wall pile spacings (after Cai et al.^[54])

模型编号	模型墙桩距离/mm	原型墙桩距离/m	地基土密度/(g·cm^-3)	平均侧压力系数 $\bar{K}$ $\bar{K}$
^#1	40.0	3.0	1.46	0.41
^#2	53.3	4.0	1.47	0.36
^#3	66.7	5.0	1.47	0.34
^#4	80.0	6.0	1.49	0.31

下载: 导出CSV

表 2 土层的基本物理力学参数

Table 2 Basic physical and mechanical parameters of soil layers

土层编号	土层名称	厚度/m	天然重度γ/(kN·m^-3)	含水率w/%
①	细砂	9.7	18.0/19.0	—
②-1	粉土	2.2	19.3	24.2
②-2	淤泥	6.6	17.6	43.1
②-3	粉土	1.1	19.1	31.2
③	细砂	10.5	19.7	21.9
④	粉土	2.8	19.7	25.0
⑤	细砂	3.4	19.7	17.4

下载: 导出CSV

表 3 邓肯-张模型参数

Table 3 Parameters for Duncan-Chang model

参数	c/kPa	$φ$ $φ$ /(°)	K	n
粉土	31.37	30.18	55.59	0.861
淤泥	40.37	22.68	39.26	0.618
细砂	0	30.97	476	0.886
参数	R_f	K_b	m	K_ur
粉土	0.640	26.18	0.722	100.0
淤泥	0.522	11.12	1.112	58.9
细砂	0.931	100.10	0.787	856.8

下载: 导出CSV

表 4 京唐港地区细砂物理力学性质

Table 4 Physical and mechanical properties of fine sand in Jingtang Port

土层	重度 γ/(kN·m^-3)	含水率 w/%	孔隙比 e	三轴指标		压缩模量 E _s/MPa
土层	重度 γ/(kN·m^-3)	含水率 w/%	孔隙比 e	c/kPa	ϕ/(°)	压缩模量 E _s/MPa
细砂	19.7	21.9	0.63	0.0	31.0	39.4

下载: 导出CSV

表 5 京唐港地区细砂NHRI本构模型试验参数

Table 5 NHRI model parameters of fine sand in Jingtang Port

c/kPa	$φ$ $φ$ /(°)	R_f	K	n	C_b	n_d	r_d	K_ur
0	32.0	0.92	476	0.38	0.012	0.5	0.91	952

下载: 导出CSV

表 6 卸荷效率-土压力形式

Table 6 Relief efficiency with earth pressure

工况	卸荷效应		卸荷效率
工况	P_DM/kN	P_XH/kN	η_ep/%
开挖至-2.8 m	3063	2660	13.2
开挖至-11.8 m	2781	2263	18.6
20 kPa均布荷载	3209	2775	13.5

下载: 导出CSV

表 7 卸荷效率-水平位移形式

Table 7 Relief efficiency with maximum lateral displacement

工况	水平卸荷效应		卸荷效率
工况	U_DM/cm	U_XH/cm	η_ep/%
开挖至-2.8 m	2.32	1.79	22.9
开挖至-11.8 m	5.24	3.58	31.7
20 kPa均布荷载	7.29	4.42	39.4

下载: 导出CSV

表 8 土压力计算参数

Table 8 Parameters of earth pressure

参数	h/m	H/m	δ/m	γ/(kN·m^-3)	ϕ/(°)
取值	25	38.2	3	19.3	32

下载: 导出CSV

参考文献(67)

[1]	季则舟, 杨兴宴, 尤再进, 等. 中国沿海港口建设状况及发展趋势[J]. 中国科学院院刊, 2016, 31(10): 1211-1217. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KYYX201610012.htm JI Ze-zhou, YANG Xing-yan, YOU Zai-jin, et al. Construction state and development trend of coastal ports in China[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2016, 31(10): 1211-1217. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KYYX201610012.htm
[2]	“中国海洋工程与科技发展战略研究”海陆关联课题组. 海陆关联工程科技发展战略[J]. 中国工程科学, 2016, 18(2): 49-54. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCKX201602007.htm Task Force for the Study on Development Strategy of China's Marine Engineering and Technology Land-Sea Integration Research Group. Land-sea integration engineering and technology development strategy[J]. Strategic Study of CAE, 2016, 18(2): 49-54. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCKX201602007.htm
[3]	刘永绣. 板桩码头向深水化发展的方案构思和实践-遮帘式板桩码头新结构的开发[J]. 港工技术, 2005(增刊1): 12-15. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1003.htm LIU Yong-xiu. Design conception and practice of building sheet pile wharfs in deep waters-development of a new structure of covered type of sheet pile wharf[J]. Port Engineering Technology, 2005(S1): 12-15. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1003.htm
[4]	刘文平, 郑颖人, 雷用, 等. 遮帘式板桩码头结构有限元数值分析[J]. 岩土工程学报, 2010, 32(增刊1): 135-141. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2010S1027.htm LIU Wen-ping, ZHENG Ying-ren, LEI Yong, et al. Finite element numerical analysis of covered sheet pile wharfs[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2010, 32(S1): 135-141. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2010S1027.htm
[5]	蔡正银, 侯伟, 关云飞. 遮帘式板桩码头的工作机理[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(10): 1745-1750. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201510002.htm CAI Zheng-yin, HOU Wei, GUAN Yun-fei. Mechanism of sheet-pile wharf with barrier piles[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2015, 37(10): 1745-1750. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201510002.htm
[6]	刘永绣. 板桩和地下墙码头的设计理论和方法[M]. 北京: 人民交通出版社, 2006. LIU Yong-xiu. The Design Theory and Method of Sheet Pile and Underground Continuous Wall[M]. Beijing: People Communication Press, 2006. (in Chinese)
[7]	刘永绣, 吴荔丹, 李元音. 一种新型码头结构型式——半遮帘式深水板桩码头结构的推出[J]. 港工技术, 2005(增刊1): 16-19. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1004.htm LIU Yong-xiu, WU Zhi-dan, LI Yuan-yin. A new type of wharf structure the structure of semi-covered type of deep water sheet pile wharf[J]. Port Engineering Technology, 2005(S1): 16-19. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1004.htm
[8]	蔡正银, 侯伟, 关云飞, 等. 分离卸荷式板桩码头的工作机理[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(12): 2133-2139. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201512002.htm CAI Zheng-yin, HOU Wei, GUAN Yun-fei, et al. Mechanism of sheet-pile wharf with separated relief platform[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2015, 37(12): 2133-2139. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201512002.htm
[9]	蔡正银, 刘永绣, 关云飞, 等. 20万吨级深水板桩码头结构开发[J]. 港口科技, 2016(2): 4-7, 19. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GKKJ201602007.htm CAI Zheng-yin, LIU Yong-xiu, GUAN Yun-fei, et al. Development of 200 000-tonnage Sheet pile wharf structure[J]. Port Science & Technology, 2016(2): 4-7, 19. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GKKJ201602007.htm
[10]	BROOKER E W, IRELAND H O. Earth pressures at rest related to stress history[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1965, 2(1): 1-15. doi: 10.1139/t65-001
[11]	陈祖煜. 土质边坡稳定分析-原理、方法、程序[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2003. CHEN Zu-yu. Soil Slope Stability Analysis[M]. Beijing: China WaterPower Press, 2003. (in Chinese)
[12]	殷宗泽. 土力学与地基[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 1999. YIN Zong-ze. Soil Mechanics and Foundation[M]. Beijing: China WaterPower Press, 1999. (in Chinese)
[13]	李广信. 高等土力学[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004. LI Guang-xin. Advanced Soil Mechanics[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2004. (in Chinese)
[14]	陈国兴. 土质学与土力学[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2002. CHEN Guo-xing. Soil Quality and Soil Mechanics[M]. Beijing: China WaterPower Press, 2002. (in Chinese)
[15]	黄文熙. 土的工程性质[M]. 北京: 水利电力出版社, 1983. HUANG Wen-xi. Engineering Properties of Soil[M]. Beijing: China Water Conservancy and Electricity Press. 1983. (in Chinese)
[16]	卢廷浩, 刘祖德. 高等土力学[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006. LU Ting-hao, LIU Zu-de. Adcanced Soil Mechanics[M]. Beijing: China Machine Press. 2006. (in Chinese)
[17]	高大钊. 土力学与基础工程[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 1998. GAO Da-zhao. Soil Mechanics and Foundation Engineering[M]. Beijing: China Architecture & Building Press. 1998. (in Chinese)
[18]	BROOKER E W, IRELAND H O. Earth pressures at rest related to stress history[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1965, 2(1): 1-15. doi: 10.1139/t65-001
[19]	纠永志, 黄茂松. 超固结软黏土的静止土压力系数与不排水抗剪强度[J]. 岩土力学, 2017, 38(4): 951-957, 964. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201704005.htm JIU Yong-zhi, HUANG Mao-song. Coefficient of earth pressure at rest and undrained shear strength of overconsolidated soft clays[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017, 38(4): 951-957, 964. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201704005.htm
[20]	MESRI G, HAYAT T. The coefficient of earth pressure at rest[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1993, 30(4): 647-666. doi: 10.1139/t93-056
[21]	SHOGAKI T, NOCHIKAWA Y. Triaxial strength properties of natural deposits at K0 consolidation state using a precision triaxial apparatus with small size specimens[J]. Soils and Foundations, 2004, 44(2): 41-52. doi: 10.3208/sandf.44.2_41
[22]	VARDHANABHUTI B, MESRI G. Coefficient of earth pressure at rest for sands subjected to vibration[J]. Canadian Geotechnical Journal, 2007, 44(10): 1242-1263. doi: 10.1139/T07-032
[23]	WANG J J, YANG Y, BAI J, et al. Coefficient of earth pressure at rest of a saturated artificially mixed soil from oedometer tests[J]. KSCE Journal of Civil Engineering, 2018, 22: 1691-1699. doi: 10.1007/s12205-017-1811-3
[24]	ARTHUR J R F, MENZIES B K. Inherent anisotropy in a sand[J]. Géotechnique, 1972, 22(1): 115-128. doi: 10.1680/geot.1972.22.1.115
[25]	刘麟, 顾晓强, 黄茂松. 利用带弯曲元应力路径三轴仪量测静止土压力系数研究[J]. 岩土工程学报, 2017, 39(增刊2): 212-215. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2017S2052.htm LIU Lin, GU Xiao-qiang, HUANG Mao-song. K0-determination by stress path triaxial apparatus with bender element[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2017, 39(S2): 212-215. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2017S2052.htm
[26]	岩土工程勘察规范：GB50021—2001 (2009年版)[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009. Code for investigation of geotechnical engineering: GB 50021—2001 (Version 2009)[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2009. (in Chinese)
[27]	徐东升, 汪稔, 孟庆山, 等. 黄河三角洲粉土原位力学性能试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(2): 409-416. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201002029.htm XU Dong-sheng, WANG Ren, MENG Qing-shan, et al. Experimental research on in-situ mechanical properties of silt in yellow river delta[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(2): 409-416. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201002029.htm
[28]	王沛, 丁克胜, 杨宝珠. 自钻式旁压仪测定土的侧压力试验研究[J]. 岩土工程学报, 2008, 30(增刊1): 416-418. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2008S1090.htm WANG Pei, DING Ke-sheng, YANG Bao-zhu. Lateral pressure of soil by self-boring pressuremeter[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 30(S1): 452-460. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2008S1090.htm
[29]	尹松, 孔令伟, 张先伟, 等. 基于自钻式旁压仪的残积土原位力学特性试验研究[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(4): 688-695. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201604015.htm YIN Song, KONG Ling-wei, ZHANG Xian-wei, et al. Experimental study on in-situ properties of residual soil by self-boring pressuremeter[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2016, 38(4): 688-695. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201604015.htm
[30]	MARCHETTI S. In-situ tests by fiat dilatometer[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1980, 106(4): 299-321.
[31]	LUNNE T, POWELL J M, HAUGE E A, et al. Correlation of dilatometer readings with lateral stress in clay[J]. Transport Research Record, 1990, 1278: 183-493.
[32]	赵富军. 天津地铁静止侧压力系数确定方法研究[J]. 铁道工程学报, 2016, 33(12): 99-104. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDGC201612021.htm ZHAO Fu-jun. Research on the method of the determination of static lateral pressure coefficient in Tianjin metro[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2016, 33(12): 99-104. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDGC201612021.htm
[33]	童立元, 刘松玉, 张焕荣, 等. 应用SCPTu确定静止土压力系数的试验研究[J]. 土木工程学报, 2013, 46(4): 117-123. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201304018.htm TONG Li-yuan, LIU Song-yu, ZHANG Huan-rong, et al. Determination of coefficient of earth pressure at rest (K₀) using seismic piezocone tests[J]. China Civil Engineering Journal, 2013, 46(4): 117-123. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201304018.htm
[34]	耿功巧, 陈妍, 蔡国军, 等. 基于CPTU原位测试的深基坑工程中黏性土静止土压力系数的评价研究[J]. 工程勘察, 2019, 47(9): 1-6. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCKC201909015.htm GENG Gong-qiao, CHEN Yan, CAI Guo-jun, et al. Determination of static earth pressure coefficient of clay in deep excavation project based on piezocone penetration test[J]. Geotechnical Investigation & Surveying, 2019, 47(9): 1-6. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCKC201909015.htm
[35]	王国富, 曹正龙, 路林海, 等. 黄河冲积层静止土压力系数原位测定与分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(10): 3900-3906. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201810050.htm WANG Guo-fu, CAO Zheng-long, LU Lin-hai, et al. Measurement and analysis about coefficient of earth pressure at rest in alluvium of the Yellow river[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(10): 3900-3906. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201810050.htm
[36]	JAKY J. The coefficient of earth pressure at rest[J]. Journal of the Society of Hungarian Architects and Engineers, 1944, 78(22): 355-358.
[37]	ALPAN I. The empirical evaluation of the coefficients K₀ and K_0R[J]. Soils and Foundations, 1967, 7(1): 31-40.
[38]	SCHMIDT B. Discussion of earth pressures at rest related to stress history[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1966, 3(4): 239-242.
[39]	沈靠山. 覆盖层砂卵石料静止侧压力系数研究[D]. 南京: 河海大学, 2009. SHEN Kao-shan. Study of Coefficient of Earth Pressure at Rest on Gravel Soil[D]. Nanjing: Hohai University, 2009. (in Chinese)
[40]	徐光明, 陈爱忠, 曾友金, 等. 超重力场中界面土压力的测量[J]. 岩土力学, 2007, 28(12): 2671-2674. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX200712040.htm XU Guang-ming, CHEN Ai-zhong, ZENG You-jin, et al. Measurement of boundary total stress in a multi-gravity environment[J]. Rock and Soil Mechanics, 2007, 28(12): 2671-2674. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX200712040.htm
[41]	土工试验方法标准：GB/T 50123—2019[S]. 北京: 中国计划出版社, 2019. Standard for Geotechnical Test Methods: GB/T 50123—2019[S]. Beijing: China Planning Press, 2019. (in Chinese)
[42]	李浩, 罗强, 张正, 等. 砂雨法制备砂土地基模型控制要素试验研究[J]. 岩土工程学报, 2014, 36(10): 1872-1878. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201410020.htm LI Hao, LUO Qiang, ZHANG Zheng, et al. Experimental study on control element of sand pourer preparation of sand foundation model[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(10): 1872-1878. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201410020.htm
[43]	马险峰, 孔令刚, 方薇, 等. 砂雨法试样制备平行试验研究[J]. 岩土工程学报, 2014, 36(10): 1791-1801. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201410007.htm MA Xian-feng, KONG Ling-gang, FANG Wei, et al. Parallel tests on preparation of samples with sand pourer[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(10): 1791-1801. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201410007.htm
[44]	梁波, 厉彦君, 凌学鹏, 等. 离心模型试验中微型土压力盒土压力测定[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 818-826. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201902047.htm LIANG Bo, LI Yan-jun, LING Xue-peng, et al. Determination of earth pressure by miniature earth pressure cell in centrifugal model test[J]. Rock and Soil Mechanics, 2019, 40(2): 818-826. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201902047.htm
[45]	刘守华, 蔡正银, 徐光明, 等. 超深厚吹填粉细砂地基大型离心模型试验研究[J]. 岩土工程学报, 2004, 26(6): 846-850. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC20040600N.htm LIU Shou-hua, CAI Zheng-yin, XU Guang-ming, et al. Centrifuge modeling of the silty sand foundation of super-high fill[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2004, 26(6): 846-850. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC20040600N.htm
[46]	应宏伟, 蒋波, 谢康和. 考虑土拱效应的挡土墙主动土压力分布[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(5): 90-95. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200705014.htm YING Hong-wei, JIANG Bo, XIE Kang-he. Distribution of active earth pressure against retaining walls considering arching effects[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2007, 29(5): 90-95. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200705014.htm
[47]	曹卫平, 陈仁朋, 陈云敏. 桩承式加筋路堤土拱效应试验研究[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(3): 129-134. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200703021.htm CAO Wei-ping, CHEN Ren-peng, CHEN Yun-min. Experimental investigation on soil arching in piled reinforced embankments[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2007, 29(3): 129-134. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200703021.htm
[48]	徐光明, 蔡正银, 曾友金, 等. 京唐港#18、#19泊位卸荷式地连墙板桩码头方案离心模型试验研究报告[R]. 南京: 南京水利科学研究院, 2007. XU Guang-ming, CAI Zheng-yin, ZENG You-jin, et al. Report of Centrifugal Model Tests on Sheet-Pile Wharf With Relief Diaphragm of Berth No. 18 and 19 of Jingtang Port[R]. Nanjing: Nanjing Hydraulic Research Institute, 2007. (in Chinese)
[49]	李景林, 蔡正银, 徐光明, 等. 遮帘式板桩码头结构离心模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(6): 1182-1187. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200706012.htm LI Jing-lin, CAI Zheng-yin, XU Guang-ming, et al. Centrifuge modelling test on covered sheet-piled structure of wharf[J]. 2007, 26(6): 1182-1187. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200706012.htm
[50]	司海宝, 蔡正银, 俞缙. 遮帘式板桩码头结构与土共同作用3D数值模拟分析[J]. 土木工程学报, 2012, 45(5): 182-190. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201205020.htm SI Hai-bao, CAI Zheng-yin, YU Jin. 3D Numerical modeling of pile-soil interaction for covered sheet-piled wharf[J]. China Civil Engineering Journal, 2012, 45(5): 182-190. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201205020.htm
[51]	崔冠辰, 蔡正银, 李小梅, 等. 遮帘式板桩码头工作机理初探[J]. 岩土工程学报, 2012, 34(4): 762-766. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201204029.htm CUI Guan-chen, CAI Zheng-yin, LI Xiao-mei, et al. Preliminary investigation on working mechanism of covered sheet-pile wharfs[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2012, 34(4): 762-766. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201204029.htm
[52]	司海宝, 蔡正银. 基于ABAQUS建立土体本构模型库的研究[J]. 岩土力学, 2011, 32(2): 599-603. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201102054.htm SI Hai-bao, CAI Zheng-yin. Development of static constitutive model library for soils based on ABAQUS[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(2): 599-603. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201102054.htm
[53]	刘永绣, 吴荔丹, 徐光明, 等. 遮帘式板桩码头工作机制[J]. 水利水运工程学报, 2006(2): 8-12. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLSY200602001.htm LIU Yong-xiu, WU Li-dan, XU Guang-ming, et al. Working mechanism of sheet pile wharf with barrier piles[J]. Hydro-Science and Engineering, 2006(2): 8-12. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLSY200602001.htm
[54]	蔡正银, 徐光明, 曾有金, 等. 遮帘式板桩码头土压力离心模型试验研究[J]. 港工技术, 2007, 26(6): 51-55. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1012.htm CAI Zheng-yin, XU Guang-ming, ZENG You-jin, et al. Experimental study of centrifugal models to test earth pressure on covered sheet pile wharfs[J]. Port Engineering Technology, 2007, 26(6): 51-55. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1012.htm
[55]	焦志斌, 蔡正银, 王剑平, 等. 遮帘式板桩码头原型观测技术研究[J]. 港工技术, 2005(增刊): 56-59. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1013.htm JIAO Zhi-bin, CAI Zheng-yin, WANG jian-ping, et al. Study on prototype observation technique of semi-covered type of sheet pile[J]. Port Engineering Technology, 2005(S0): 56-59. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG2005S1013.htm
[56]	焦志斌, 蔡正银, 徐光明, 等. 遮帘式地连墙板桩结构遮帘效应研究[J]. 水利学报, 2014, 45(增刊2): 125-129. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLXB2014S2020.htm JIAO Zhi-bin, CAI Zheng-yin, XU Guang-ming, et al. Barrier effect of covered sheet pile wharfs with diaphragm walls[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2014, 45(S2): 125-129. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLXB2014S2020.htm
[57]	彭益达, 赵利平. 港池开挖对遮帘式板桩码头结构的影响[J]. 中国水运, 2014, 14(4): 303-305. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZSUX201404133.htm PENG Yi-da, ZHAO Li-ping. The impaction of harbor excavation on the covered sheet-piled wharf[J]. China Water Transport, 2014, 14(4): 303-305. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZSUX201404133.htm
[58]	黄伟, 潘泓, 王燕燕. 全遮帘式板桩码头结构遮帘桩合理桩间距确定[J]. 地下空间与工程学报, 2012, 8(1): 129-134. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BASE201201021.htm HUANG Wei, PAN Hong, WANG Yan-yan. Determination on rational spacing of barrier pile for all-covered type of sheet pile wharf[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2012, 8(1): 129-134. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BASE201201021.htm
[59]	王元战, 龚晓龙, 李斌. 遮帘式板桩码头的遮帘效果及其影响因素分析[J]. 水道港口, 2014, 35(1): 81-86. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDGK201401025.htm WANG Yuan-zhan, GONG Xiao-long, LI Bin. Analysis on sheltering effect of covered sheet pile wharf and its influencing factors[J]. Journal of Waterway and Harbor, 2014, 35(1): 81-86. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDGK201401025.htm
[60]	刘进生, 刘永绣. 卸荷式板桩码头结构在汉堡港的应用[J]. 港工技术, 2005(4): 20-21. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG200504006.htm LIU Jin-sheng, LIU Yong-xiu. Application of relieving type of sheet pile wharf structure to Hamburg port[J]. Port Engineering Technology, 2005(4): 20-21. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GAOG200504006.htm
[61]	龚丽飞. 分离卸荷式地下连续墙板桩码头结构与土相互作用研究[D]. 南京: 南京水利科学研究院, 2007. GONG Li-fei. Researches on Structure-Soil of Sheet-Pile Wharfs with Relief Platform and Diaphragm Wall[D]. Nanjing: Nanjing Hydraulic Research Institute, 2009. (in Chinese)
[62]	徐光明, 刘阳, 任国峰, 等. 20万吨级卸荷式板桩码头离心模型试验研究[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(1): 46-53. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201801004.htm XU Guang-ming, LIU Yang, REN Guo-feng, et al. Centrifuge modeling of 200000 tonnage sheet-pile wharfs with relief platform[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2018, 40(1): 46-53. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201801004.htm
[63]	蔡正银, 关云飞. 卸荷式板桩码头数值仿真平台开发及有限元计算[J]. 港口科技, 2016(3): 1-5. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GKKJ201603001.htm CAI Zheng-yin, GUAN Yun-fei. Numerical simulation platform development and finite element calculation for relieving sheet-pile[J]. Science Technology of Ports, 2016(3): 1-5. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GKKJ201603001.htm
[64]	TERZAGHI K. Theoretical Soil Mechanics[M]. New York: Wiley, 1943.
[65]	梅国雄, 宰金珉. 现场监测实时分析中的土压力计算公式[J]. 土木工程学报, 2000, 33(5): 79-82. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200005018.htm MEI Guo-xiong, ZAI Jin-min. A new formula for earth pressure[J]. China Civil Engineering Journal, 2000, 33(5): 79-82. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200005018.htm
[66]	交通部第一航务工程勘察设计院. 海港工程设计手册[M]. 北京: 人民交通出版社, 1994. CCCC First Navigation Engineering Survey and Design Institute. Harbour Engineering Design Manual[M]. Beijing: China Communications Press, 1994. (in Chinese)
[67]	侯伟. 卸荷式板桩码头结构关键问题研究[D]. 上海: 同济大学, 2015. HOU Wei. Research on Key Issues in the Sheet Pile Wharf with Relieving Platform[D]. Shanghai: Tongji University, 2015. (in Chinese)

施引文献(3)

期刊类型引用(2)

1.	董青，陈苏，李小军，董云，陈亚东，周正华，朱俊. 对数动态骨架本构模型的多维实现及其在ABAQUS中的应用. 岩土工程学报. 2025(01): 192-199 . 本站查看
2.	李涛，唐小微，曾铃，杨钢. 饱和砂-黏及砂-粉-黏混合土动孔压特性. 岩土工程学报. 2023(S2): 276-283 . 本站查看