基于桩周土体固结的静压桩承载力时效性研究

基于静止土压力系数K_0固结饱和原状土体超静孔隙水压力消散的解析解,根据沉入低渗透性饱和土体中静压桩承载力与超静孔隙水压力消散程度的相关性,得到其在沉桩后不同休止时期极限承载力的理论解,实现静压桩在任意休止时间承载力的预测。与其他解不同,该理论解采用更符合天然土体实际工作性状的K_0固结土体弹塑性模型,能够考虑不等向固结和应力等多种因素影响,并同时考虑桩侧和桩端土体固结对静压桩承载力时效性的贡献。工程实例分析结果表明:沉桩施工所产生的超静孔隙水压力、不同时间的消散值以及不同休止时间承载力的实测值与理论值较吻合,证明解的合理性。     

静压沉桩及锤击沉桩对饱和砂土中超孔隙水压力的影响

随着工程技术的发展,桩在建筑领域的应用愈加广泛;但是由于沉桩引起的土体中超孔隙水压力的变化却少有研究。首先采用室内模型试验的方法,对比研究了静压沉桩以及锤击沉桩对饱和砂土中超孔隙水压力的影响范围,在不同沉桩工法下砂土中超孔隙水压力产生的规律;同时,采用数值模拟的方法比较了不同沉桩速度以及不同的桩体表面粗糙度对饱和砂中超孔压的影响。通过以上研究,定量地对比研究了静压沉桩以及锤击沉桩对饱和砂土中超孔压的影响;同时研究了不同施工因素对超孔压的影响,对实际的施工有一定的指导意义。     

粉喷桩施工过程对桩周土影响机理分析

通过对现有粉喷桩施工过程喷粉压力的分析,提出了粉喷桩施工过程喷粉压力对桩周土体作用的分析模型,该模型可以考虑施工过程桩周土体中超静孔隙水压力随深度变化.分析了粉喷桩施工过程的桩周土体超静孔隙水压力产生与消散规律.利用平面圆柱扩张理论分析某一深度处超静孔隙水压力,求解出粉喷桩施工对桩周土体产生塑性区半径大小的解析式.由理论计算结果与实测结果表明,桩边附近的超静孔隙水压力的理论值与实测值较为吻合,而由于假设条件与实际情况存在着一定的差异,导致理论计算结果的塑性区半径偏大.但由理论计算表明,理论公式能较好反映粉喷桩施工对桩周土体的影响规律.     

考虑静压桩挤土应力影响的室内试验研究

通过GDS应力路径三轴仪进行饱和淤泥质粉质黏土的应变保持和剪切试验,模拟静压桩沉桩过程中及沉桩后桩周土体孔隙水压力、有效应力的变化以及剪切模量的变化。研究结果表明:桩周土体的超静孔隙水压力u与应变ε、初始应力σ0有关;最大超静孔隙水压力umax与应变ε之间近似双曲线分布关系;最大超静孔隙水压力umax与初始应力σ0之间、有效应力增量?σa′与初始应力σ0之间近似直线变化关系;剪切模量G_(50)与距桩轴相对距离r/r0之间近似双曲线分布,与深度有关;归一化后的剪切模量G_(50)/G_(50∞)与深度的关系不明显,仅与距桩轴相对距离r/r0有关,7.5倍桩径之外的剪切模量G_(50)不再受到桩贯入的影响。     

沉桩过程土体超静孔隙水压力变化规律研究

从空间圆孔扩张理论出发,提出了超静孔隙水压力随径向和深度方向变化的分布公式;并结合弹塑区连续理论,给出了沿深度线性增加,沿径向对数衰减的简化计算公式。同时考虑到沉桩速率对超静孔隙水压力的影响,结合圆孔扩张理论,推导获得沉桩时产生的孔隙水压力与沉桩速率之间的关系;并利用abaqus有限元对沉桩过程土体超静孔隙水压力变化进行数值分析,对工程中静压桩施工的控制,合理安排沉桩流程、沉桩速率,有一定的实际意义。     

静压沉桩对邻近地下连续墙变形的影响

以半无限土体中圆孔扩张解答为基础,运用弹性地基梁理论,通过简化基坑内部支撑条件以及墙端约束条件,得到了静压沉桩对邻近基坑地下连续墙变形影响的弹性解答,并分析了沉桩深度和沉桩距离对地下连续墙侧移的影响规律.研究结果表明:静压沉桩对邻近地下连续墙变形有较大影响,尤其对开挖面以下地下连续墙的侧向位移影响更加显著.当沉桩深度超过开挖深度后,地下连续墙产生的位移随沉桩深度不断增加;沉桩超过地下连续墙深度后,继续沉桩对地下连续墙的位移影响逐渐减弱.桩径越大,地下连续墙产生的位移越大.沉桩离地下连续墙越近,地下连续墙产生的位移越大;当沉桩距离增大到15倍桩径时,沉桩影响可以忽略.     

预制自排水桩的抗挤土机理分析

基于抗挤土效应,提出了预制自排水桩的设计思想,采用土体固结理论,研究了预制沉桩过程中桩周土体超孔隙水压力的消散速度,分析了预制自排水桩的沉桩排水效果,并通过工程实例和现场测试进行比较分析和验证。结果表明,预制自排水桩具有较好的排水效果,可以起到消散桩周土超孔隙水压力的效果,从而抑制沉桩挤土效应。     

水平旋喷成桩引起超静孔隙水压力研究

为研究水平旋喷成桩对周围地层的影响问题,优化水平旋喷桩设计施工,采用现场试验的方法研究了水平旋喷成桩引起超静孔隙水压力的变化规律,探讨了水平旋喷施工的影响范围。水平旋喷成桩对周围地层的扰动较大,引发土体中产生较高的超静孔隙水压力。通过对水平旋喷成桩过程的分析,可以分为高压射流形成阶段,高压射流与土体相互作用阶段和水泥土固化阶段。研究结果表明:水平旋喷成桩产生的超静孔隙水压力随着施工阶段的改变而变化,高压流体注入时有所增大,而钻喷杆卸杆时则有所减小;成桩引起的最大超静孔隙水压力与注浆压力呈近似线性关系;随着施工距离的增大,超静孔隙水压力不断减小,当施工距离大于15 m时,基本可以忽略成桩引起的超静孔隙水压力;以水平旋喷成桩引起地层反应小于5%作为影响范围控制值,则超静孔隙水压力影响范围约为15~20倍成桩半径,可以采用指数函数的形式表达超静孔隙水压力与施工距离的关系。     

单桩沉桩引起的初始超孔隙水压力及其消散的计算

基于ADINA有限元程序和三维Biot固结有限元理论,定义桩周土为多孔介质材料,以圆柱形空腔体扩张理论为模型,模拟了一实体工程单桩沉桩过程.考虑实体工程的双面排水条件,计算得到了沉桩完成后桩周初始超孔隙水压力沿桩深度及径向的分布规律,同时计算了桩周土体90 d内孔隙水压力的消散状况.在此基础上,对桩周土因超孔隙水压的消散引起的再固结沉降进行了计算分析,得出的结果与实测结果进行了比较.研究结果表明,考虑弹塑性本构关系和三维渗流固结的有限元模型能较好地模拟沉桩引起的超孔隙水压及其消散过程.     

黏土地基静压桩贯入机制模型试验与数值仿真

结合ABAQUS有限元软件具有处理大变形和非线性问题的优势,考虑到土体的弹塑性本构关系、桩—土的接触类型以及土体初始应力的影响,并采用位移贯入法和Mohr-Coulomb准则,建立了静压桩位移贯入土体的有限元模型,实现了桩体的连续贯入,探讨了沉桩过程中桩周土的土中应力以及桩—土界面孔隙水压力随贯入深度的变化规律,明确了沉桩过程中的挤土效应,并将模拟结果与室内模型试验结果进行比较,发现二者的吻合度较高。研究结果可为静压桩的设计与施工提供参考。     

沉桩引起的超孔隙水压力及其消散的三维解析解

给出了沉桩引起的初始超孔隙水压力沿深度线性增加和沿径向在桩周弹、塑性区内连续分布的简化计算公式；以Biot固结理论为基础，进一步推导并获得了超孔隙水压力消散的三维解析解。通过算例分析了土体参数对超孔隙水压力消散的影响，计算结果与实测结果的对比分析显示了两者较好的一致性。     

室内静压沉桩试验桩周土体全过程位移场分析

采用室内半桩模型试验研究了砂土中静压桩沉桩过程,基于DIC(digital image correlation)技术对桩周土体位移发展与相应土压力变化律进行了分析研究.试验采用无标识点方法对桩周土体累计竖向位移发展规律进行了全过程分析,并拟合出了桩周土体位移轨迹,揭示了桩周不同位置土体的运动规律.通过对桩周土体竖向位移与相应位置土压力变化进行联合分析,从土体变形的角度对土压力变化机理进行了解释与证明,实现了力与位移关系的统一.最后对沉桩速度对桩周土体位移的影响进行研究.研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和桩周土体压力的发展规律提供参考.     

振动沉管CFG桩施工对旧路的扰动影响

通过实验段CFG桩施工过程中旧路路表变形的监测,结合类似工程中超静孔隙水压力累计及消散规律,分析振动沉管CFG桩施工导致的土体变形对旧路产生的扰动影响,所得出的结论对类似工程具有一定的参考价值.     

高频振动沉桩的试验及数值模拟分析

目前对高频振动沉桩周边土体中超孔隙水压力变化的研究尚不全面,本文研究采用室内小结构模型试验和数值模拟分析钢管桩高频振动贯入过程中桩周土体超孔隙水压力的变化规律.研究结果表明:在测试频率范围内,桩周土体超孔隙水压力随沉桩频率的增大逐渐减小,并随距桩管壁径向距离的增大也逐渐减小;在振动沉桩过程中,桩端首先产生超孔隙水压力且...     

碎石桩挤密施工扰动效应的现场试验研究

碎石桩是一种常用的地基处理方式,其振动挤密施工会对桩周土产生一定程度的扰动效应,但现有关于碎石桩振动扰动效应的研究较少.通过埋设孔隙水压力计、土压力盒、测斜管,并结合静力触探试验,研究了碎石桩施工过程中桩周土中的孔隙水压力、土压力、深层水平位移和强度变化规律.研究结果表明:碎石桩施工时会在桩周土中产生较大的孔隙水压力和深层水平位移,随着孔隙水压力的消散,桩周土中的附加有效应力增加,土体的强度得到一定程度的改善.     

抗拔支盘桩桩周土体位移场模型试验

利用数字图像技术,结合支盘桩室内模型试验,对支盘桩在上拔荷载作用下的工作机制进行研究,得到等直径桩和单支盘桩在上拔荷载作用下的荷载变形特性、桩周土体位移场的分布规律.研究表明:单支盘桩抗拔承载能力高于等直径桩;等直径桩桩周土体位移沿深度减小,桩周土体影响区域呈V形,极限状态时桩顶处土体的影响范围约为4倍桩径;单支盘桩桩周土体位移受支盘影响,桩周土体的影响范围较大,影响区域近似呈U形,极限状态时桩顶处土体的影响范围达到6倍桩径左右.     

饱和软黏土中沉桩以及随后固结过程的数值模拟

考虑土体的K0沉积过程,利用Flac2D软件对沉桩以及随后的固结过程进行了模拟.模拟过程前,首先对沉桩前不同应力历史土体中的原位有效应力和剪切模量的取值方法进行了分析.通过数值模拟,得到了不同应力历史土体中沉桩后孔隙水压力分布、有效应力场,以及孔压完全消散时的桩侧有效应力场.分析了不同应力历史、不同初始含水量、不同剪切模量对固结完成后桩侧土体不排水抗剪强度提高幅度的影响,探讨了土体结构性对沉桩后桩侧土体的孔隙水压力以及固结完成时桩侧土体径向有效应力、不排水抗剪强度的影响.传统圆孔扩张理论将沉桩过程看作是一个平面应变问题,忽略了问题的三维本质,本文根据应力路径的相似性给出了考虑空间性的办法.     

软土地基水泥土搅拌桩施工扰动情况现场测试及分析

基于某软土路基水泥土搅拌桩加固工程,设计并进行现场试验来研究水泥土搅拌桩施工过程中对周围土体的影响,测量了施工过程中,周围土体中孔隙水压力和土体位移的变化情况.结果表明:水泥土搅拌桩周围土体的扰动情况与离桩距离、桩到达深度有关;大面积水泥土搅拌桩施工时,孔隙水压力和土体位移都会不断累积增加;泥土搅拌桩由近及远施工比由远及近施工,对周围土体的扰动小;得到最大孔隙水压力增量与打桩点距离之间的拟合关系式.上述结论为软土地区的水泥土搅拌桩的设计和施工优化提供了指导性的意见.     

成层地基中静压单桩挤土效应试验

采用室内模型试验研究了成层地基中静压桩沉桩过程,对模型桩整个沉桩过程中的挤土效应进行了分析研究。通过模型试验对在均质不同软硬地基中静力压入单桩过程产生的位移场进行了比较分析,获得了浅层土体、桩身周围、桩端处土体不同的位移变化模式,并揭示了桩周不同位置特别是软硬土层交界处土体位移随水平和深度方向的变化规律。试验结果表明,均质地基挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应;对于成层地基,最大径向、竖向位移均出现在软硬土层交界面处,由于软硬土层力学性质的差异,土体位移主要表现为,软层处位移变大,硬层处位移变小。试验获得的结果便于进一步明确静压桩沉桩过程中挤土效应的内在机理,对预估沉桩的施工影响和指导沉桩设计都具有现实意义。     

预钻孔孔径对沉桩挤土效应的影响分析

为研究预钻孔孔径大小对沉桩挤土效应的影响,基于修正剑桥模型的圆孔扩张理论解答,把沉桩过程看作不排水的圆柱形孔扩张的过程,把桩周土体分为塑性区与弹性区,对比分析不同预钻孔孔径下沉桩产生的塑性区半径、桩土接触压力、桩周土体位移、孔隙水压力.分析表明土体性质及修正剑桥模型中的参数对挤土效应均有影响,其中各向同性超固结比对挤土效应的影响最大,当预钻孔孔径小于一定值时,孔径大小变化对挤土效应影响不明显.本文分析可以为沉桩工程提供理论参考.