深厚层强湿陷性黄土区桩基负摩阻力现场试验

为获得深厚层强湿陷性黄土区桩基负摩阻力分布特征,通过天水南站2根试桩在预加荷载条件下的浸水载荷试验,对浸水前(后)桩身轴力、侧摩阻力分布特征进行了测试分析。研究结果得出:浸水前后2根试桩桩端荷载与桩顶荷载比值分别为9.1%、18.3%和6.1%、15.8%,均为摩擦型桩;浸水前最大桩顶沉降为6.1mm,浸水后桩顶附加沉降分别为3.8 mm和2.8 mm,说明当桩长超过湿陷性下限深度,自重湿陷引起的附加沉降是有限的;浸水前后,桩身轴力在中上部衰减较慢,浸水后由于负摩阻力的产生,导致桩身轴力出现峰值,均大于预加桩顶荷载;浸水前,侧阻力随桩深呈先增后减的分布状态,峰值点随桩顶荷载的增大逐渐下移,桩身中下部为主要发挥区域;浸水后,在桩身上部产生负摩阻力,其随黄土湿陷的发展而增大,并出现峰值(-32、-43 k Pa),桩侧正摩阻力与浸水前相比,则呈现先减小后增大的趋势;正负摩阻力峰值点和中性点均随浸水时间增加逐渐下移;稳定时2根试桩的中性点与湿陷性土层下限深度比值分别为0.6和0.51。     

自重湿陷性黄土场地的桩基浸水载荷试验

在自重湿陷性黄土场地上进行了钻孔灌注桩(桩径为0.8 m,桩长为18 m,浸水坑边长为20 m)大型原位浸水载荷试验,设置了天然状态下和浸水状态下的2种工况,对试验结果进行了对比分析。研究结果表明:在模拟历史上月最大降水量3倍的试验浸水量条件下,浸水主要影响区域在地表下8.5 m以内;浸水试桩侧摩阻力分布呈"单峰"形态,负摩阻力分布在桩身3～9 m的区域,其强度为-0.5～-2.2 kPa,较土体饱和条件下的数值明显偏小;天然状态和浸水状态下桩基承载能力差异较小,未浸水试桩的极限荷载是浸水条件下的1.06倍;但变形差异显著,浸水试桩在极限荷载下的变形是未浸水条件下的7.76倍。因此,建议在对应条件下可采用按沉降量控制的桩基设计方法。     

湿陷性黄土地基大跨度桩基承载特性模型试验

城市车辆段上盖开发工程中的大跨度桩基具有单桩竖向承载较大、桩间大跨度范围内土体受荷较小的特点。以西安地铁某车辆段大跨度桩基为研究对象,制备人工湿陷性黄土作为相似材料,开展了湿陷性黄土地层大跨度桩基的室内模型试验,研究大跨度桩基在湿陷性黄土地层中的荷载传递机制与变形规律。结果表明：制备的人工湿陷性黄土与现场原状黄土性质接近,将其应用于模型试验时可以得到良好的效果;大跨度桩基在未浸水时,荷载沉降曲线为陡降型,桩身轴力在桩顶附近显著下降,未达到极限承载力时,桩顶沉降、桩端阻力线性增大;在黄土浸水湿陷后,桩身轴力沿埋深方向呈“D”字型分布,随着浸水时间的增加,桩顶沉降、桩端阻力先缓慢增加后显著增加,中性点位置不断向桩身下部移动。     

堆载作用下单桩中性点位置与负摩阻力特性研究

为了探究承台外围土体出现上部堆载作用时，桩身负摩阻力和中性点位置在这一过程中的变化特性，利用室内模型实验和有限元软件数值模拟两种方法.首先在室内模型实验中使用应变仪采集桩身各处应变片产生的数值，之后建立单桩数值模型进行有限元分析，结合两方实验结果分析桩身负摩阻力和中性点位置在施加堆载后的初期，以及随堆载等级增加时的变化特征，最终得出以下结论：承台外围土体的堆载作用使桩身轴力原本随深度递减的变化趋势，变为了轴力上升段和轴力下降段，同样，堆载作用也使桩身上部出现桩侧负摩阻力，而桩身下部正摩阻力区间相较堆载前变化不大，仅是正摩阻力数值的大小随着堆载等级增加而增大，桩身中性点位置在堆载等级增大的过程中逐渐向桩的底部移动.     

考虑时间效应的不同厚度高回填场地桩基受力特性分析

为明确高回填场地回填土蠕变对桩基受力和变形的影响,基于有限差分软件FLAC3D中内置的Burgers模型,选用桩顶荷载为1MPa,桩径为2m,嵌岩深度为6m（3倍桩径）,回填土高度分别为10m、15m、20m和25m的桩基,通过数值模拟的方法研究了考虑时间效应下不同厚度高回填场地桩基受力性能。结果表明：不同填土高度其对应的蠕变稳定时间也不尽相同;随着桩周填土蠕变时间的增加,各工况桩周回填土沉降随之增大最终趋于稳定;桩周回填土蠕变稳定后,增加回填土厚度,桩周回填土最终沉降、中性点深度变化、桩身最大轴力以及桩端阻力和位移均随之增大,各工况桩周回填土最终沉降、中性点深度变化、桩身最大轴力以及桩端阻力和位移均线性相关;可见高回填场地桩基设计施工中回填土蠕变以及填土厚度的变化对于该场地桩基的影响不可忽视。     

低位真空预压作用下桩基负摩阻力试验研究

结合大面积超载的应力传递特性,提出了用低位真空预压的方法模拟大面积超载作用下桩基的负摩阻力问题.对3×3群桩的负摩阻力分布情况进行了室内模型试验研究;结合试验结果,分析了土体的分层沉降特性,阐述了不同位置桩基负摩阻力发挥特性,进一步对比讨论了中性点位置的时间效应;结合其他学者的成果,对负摩阻力的计算方法进行了分析.研究结果表明:低位真空预压方法能够较好地反映大面积超载作用下深层土体的固结特性;桩土差异沉降为5mm时,桩基负摩阻力已发挥80%~90%;角桩的负摩阻力最大,边桩次之,中心桩最小;随着固结时间的增加,中性点位置逐渐下移并趋于稳定,中心桩的中性点最高,角桩最低.试验结果具有一定的实践意义.     

端承桩与摩擦桩负摩阻力性状对比试验研究

通过对普通砂中桩竖向静载的模型试验,分析了在相同桩顶静载作用下桩的沉降稳定后,当地下水位下降时,端承桩与摩擦桩桩侧负摩阻力的变化规律。实验结果表明,在地下水位下降时,端承桩与摩擦桩桩侧负摩阻力的变化具有明显的差异。随着地下水位的下降,端承桩最先出现负摩阻力,负摩阻力引起的下拽力也随地下水位的下降而增大,中性点位置较低,桩顶沉降较小;摩擦桩而后出现负摩阻力,负摩阻力引起的下拽力随地下水位下降而减少,中性点的位置也随着地下水位的下降而上升,桩顶沉降较大。这对桩基负摩阻力性状的研究具有较大的意义。     

大厚度湿陷性黄土区域桩身应力随桩身分布的研究

结合兰州和平镇某工程,通过大型现场桩基试验、理论研究和周边场地案例分析,研究了在大厚度自重湿陷性黄土中,桩的承载性状和负摩阻力的变化规律,通过该试验研究,不仅提高了对大厚度自重湿陷性黄土场地的地基处理的认识、同时能作为该类型场地桩基设计的参考依据,而且深化对大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特征的认识,具有一定的学术意义和工程实用价值。     

负摩阻力作用下的单桩竖向承载性状

对负摩阻力作用下的单桩承载性状、负摩阻力与工作荷载之间的关系进行理论分析,然后建立单桩有限元模型,研究负摩阻力作用下桩基的承载性能、桩基的刚度以及下曳沉降变化规律.研究结果表明:下曳沉降由2部分组成,一是桩顶没有荷载作用时纯粹由负摩阻力引起的桩顶沉降;二是负摩阻力作用下,桩顶荷载下移中性点位置,使得承受桩顶荷载的桩段缩短所引起的沉降.负摩阻力在中性点平面形成的一对平衡力相当于在单桩桩体上施加了预应力,提高桩体本身的轴向刚度.     

深开挖基坑回弹引起的坑中桩受力与位移计算

深基坑开挖卸载坑底土回弹会对坑底桩的受力性状产生影响.在不考虑桩身自重的情况下以残余应力法和Mindlin解为基础,以桩土位移协调和桩体受力平衡为条件,研究刚性桩桩体回弹量和桩侧摩阻力分布.分析结果表明,桩体的位移量随着桩长和桩径的增长而减小,桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小.中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移.当桩长相对较短时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大;当桩长相对比较长时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大,最后出现平缓的趋势.中性点随土体回弹再压缩模量的增大而下移,桩体回弹量随土体回弹再压缩模量的增加而减小,后趋于定值.     

土压力作用下悬臂式支护桩内力的试验研究

针对兰州地区的湿陷性黄土，通过两根实际工程桩实测出正常使用状态下支护桩桩身在不同开挖深度的弯矩分布，推导了桩身剪力和土压力，并与设计值进行了比较．重点分析了悬臂式支护桩在正常使用状态下的桩身内力和所受土压力的分布情形，揭示了目前深基坑支护桩设计中存在的主要问题及其内在因素，提出了土压力分布图形．     

考虑时间效应的湿陷性黄土地区桩基负摩阻力计算理论分析

对湿陷性黄土地区桩基负摩阻力的产生机理及变化规律进行了分析。利用桩土相互作用模型,推导出了适用于湿陷性黄土地区考虑时间效应的负摩阻力计算公式。利用此公式,只需要知道土体的剪切模量G、桩端荷载Nb和时间因子Tv,就可以方便地对任意时刻湿陷性黄土引起的单桩摩阻力的分布做出预测。     

苏通大桥群桩基础应力扩散角反演分析

等代墩基法是群桩沉降计算的一种简化模式,在计算超长大直径钻孔灌注群桩基础最终沉降量时,得到的理论值往往偏大,经沉降经验系数修正后其值又偏小,而且按照从外围基桩以-φ/4(-φ为平均摩擦角)来考虑应力扩散作用显然不适用于深水群桩基础沉降计算.鉴于此,利用苏通大桥地基基础安全监测系统实时在线监测数据,考虑钢护筒与桩身共同作用,采用等代墩基法模型反演不同施工阶段应力扩散角,得到荷载传递过程中应力扩散角随时间的变化规律,从而给出用等代墩基法计算深水群桩基础沉降时应力扩散角的取值范围,为桩基设计提供一定的理论依据.     

高速铁路湿陷性黄土桩筏复合地基沉降控制效应

为研究和分析高速铁路荷载作用下刚性桩桩筏复合地基控制湿陷性黄土地基沉降的效应,采用离心模型试验的方法对不同桩间距设置条件下的刚性桩桩筏复合地基进行了模拟试验.试验研究表明:湿陷性黄土地基无法满足高速铁路轨道结构对路基工后沉降的要求,需要加固处理.随着桩间距由2倍增至6倍桩径,地基总沉降量及工后沉降量显著增大且变化速率较大,桩间土对桩体的负摩阻力增大.桩间土与桩体相对位移中性点位置随着桩间距的增大而显著降低,工后阶段中性点位置变化趋势为逐步上升并趋于稳定.工后阶段筏板与桩体相对位移量呈减少并趋于稳定的趋势.差异沉降主要发生在施工阶段,桩筏复合地基工后阶段控制沉降及差异沉降的能力较好.     

螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果分析与评价

螺杆桩因其特殊的成桩工艺和挤土效果,可有效改善桩间土的力学特性并消除黄土的湿陷性.为了研究螺杆桩消除黄土地基湿陷性的效果,对螺杆桩在不同桩心距条件下黄土的挤密效应进行较为系统的研究分析.试验结果表明:螺杆桩处理后的黄土复合地基,其桩与土之间有较好的挤密效果,黄土湿陷性明显消除;由于成桩工艺的特殊性,随着桩侧水平距离的增大干密度逐渐减小,且桩心距越小挤密效果越明显;湿陷系数随深度、饱和度增加均呈现减小趋势;建议用土的体积含水率代替质量含水率作为螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果评价的影响因素;在影响螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果的因素中,饱和度侧重于分析土压力的影响,液性指数主要考虑了土中空隙的影响.     

湿陷性黄土夯实效果评价及模拟分析

以洛阳华润热电新建电厂工程为背景,开展了湿陷性黄土的强夯试验,探讨了强夯处理黄土湿陷性的效果.同时建立强夯的三维动力分析有限元模型,对黄土强夯效果的影响因素进行了分析.分析结果表明:采用强夯工法能很好地消除黄土的湿陷性;强夯能级越大,强夯的径向影响范围和竖向影响深度越大;在处理深厚湿陷性黄土时,相同能级条件下宜采用半径较小的夯锤.     

灰土挤密桩在湿陷性黄土地基中的设计方法

结合工程实例，介绍了灰土挤密桩法在湿陷性黄土地基中的设计方法、计算过程及在施工过程中采取的技术措施。在湿陷性黄土地基中采用灰土挤密桩法进行地基处理，能够有效地消除其湿陷性，提高复合地基的承载力。     

多头夯扩桩扩大头尺寸计算方法试验研究

目前多头夯扩桩扩大头尺寸试验相关研究较少,为弥补该方面研究空白,以等体积法为基础,采用标准圆球法计算理论推导,提出了新的夯扩桩扩大头直径计算公式。在此基础上于砂土中开展了多头夯扩桩室内扩大头成桩试验,对扩大头计算方法进行对比验证。由试验得出的试桩模型,可见多头夯扩桩下部桩身扩大头多呈近似圆球状或腰鼓形,上部桩身扩大头基本呈近似球形。经试验数据表明,与目前国内常用两种扩底桩计算公式比较,提出的多头夯扩桩扩大头尺寸计算公式计算结果更接近实际。成果可供多头夯扩桩设计及施工提供参考。     

基于透明土材料的扩底楔形桩中性点位置测定

扩底楔形桩由于其桩身截面倒楔形结构,可以有效降低负摩阻力对基桩的影响,但是倒楔形面和扩大头的存在对中性点位置的影响却尚不清楚。为了分析扩底楔形桩中纵向截面形式（倒楔形面和扩大头）变化对基桩中性点位置的影响规律;基于透明土材料和数字图像处理PIV（Particle Image Velocimetry）技术,采用非插入式测试方法开展地面堆载作用下扩底楔形桩的中性点位置测定模型试验,测得不同地面堆载等级作用下桩体沉降与桩周土体沉降等变化规律,探讨桩-土相对位移和中性点位置随地面荷载等级的变化规律;同时进行了负摩阻力作用下等截面桩中性点位置测定透明土模型试验作为对比分析。研究结果表明,利用透明土材料来研究扩底楔形桩中性点位置的试验方法在技术上是可行的;本文试验条件下,由于倒楔形面和扩大头的存在,扩底楔形桩的中性点位置明显较常规等截面桩低。     

基于能量法的填土地基单桩负摩阻力计算方法

深厚填土地基因土体固结沉降导致桩基产生负摩阻力,负摩阻力会造成桩身的沉降量过大和承载力降低。针对能较准确计算深厚填土场地基桩负摩阻力方法研究成果不足的问题,通过不同法向应力下的土–混凝土界面剪切试验讨论了桩侧摩阻力的发挥机理,并考虑桩侧摩阻力随深度的分布规律,提出结合双曲线模型和有效应力法的桩侧摩阻力分段计算模型。然后,基于桩–土体系的能量传递,建立负摩阻力条件下基桩的能量平衡方程,进而导出同时考虑桩–土相对位移和桩–土体系势能变化的桩身轴力和位移计算表达式。以某桩基现场试验项目进行计算,将理论计算结果与试验实测结果对比分析,结果表明：理论计算所得桩身轴力沿深度变化曲线与试验结果基本吻合,本方法能够较准确的分析深厚填土地基中基桩的力学特性。