上覆软黏土层对桩-筒复合基础承载性能的影响

中国大多数海洋场地存在上覆软弱地层,这种海床特性对海上风电场建设十分不利。为研究上覆软黏土层对新型桩-筒复合基础承载性能的影响,基于有限元软件ABAQUS,建立不同厚度的上覆软黏土层场地中桩-筒复合基础数值分析模型,分别对桩-筒复合基础施加单向荷载(V、H、M)和复合荷载(H-M),研究上覆软黏土层厚度对各向极限承载力、桩-筒复合基础中各结构荷载分担比以及初始刚度k_init的影响。结果表明：桩-筒复合基础各向极限承载力随着上覆软黏土层厚度的增加而减小,当上覆软黏土层厚度等于筒结构入土深度(b=6 m)时,桩-筒复合基础的竖向极限承载力降低了12.86%,水平极限承载力降低了46.55%,抗弯极限承载力降低了34.86%;桩-筒复合基础的初始刚度k_init随着上覆软黏土层厚度的增加而减小。海上风电桩-筒复合基础的设计应充分考虑上覆软黏土层对承载特性的影响。     

成层土中长桩竖向承载激发规律研究

针对成层土中长桩承载问题,结合试桩数据建立了成层土中长桩-土相互作用特性分析模型,基于分析模型研究了上砂下黏和上黏下砂中砂-黏占比对长桩竖向荷载-位移曲线的影响,分析了成层土中长桩侧阻和端阻承载分担比,揭示了达到极限承载力时成层土中桩基侧阻、端阻激发规律,即黏土层侧阻可完全激发、砂土层侧阻未完全激发,桩底端阻完全激发,为实际工程中长桩承载力计算选取合理参数提供依据。     

非均质砂土地区钻孔桩孔壁稳定性分析

以遂德高速公路德阳中江至遂宁段王家堰大桥桩基工程为依托,通过数值分析的方法对非均质砂土层钻孔桩孔壁的稳定性进行了计算分析,并总结了适用于砂土层的桩孔施工方法.研究结果表明:随着挖孔深度不断增加,孔壁土体侧向卸荷量增大,砂土塑性区半径随深度变化不大,形成塑性区后孔壁易发生破坏,黏性土塑性区半径在不同土层深度有明显变化;在非均质砂土层成孔时孔壁出现应力集中;土体沉降最大位置主要集中在砂土层,沉降分布呈"V"型;桩孔开挖过程中钢护筒所受应力随钻孔深度增加而增大;设计有效钢护筒高度能够抵抗孔壁土体卸载,减小沉降变形,保证施工质量.     

PHC管桩极限承载力影响因素敏感性分析

利用GA—BP神经网络,结合正交试验设计方法,对以淤泥层和残积粘性土层为主的福建某地区桩侧土层,承载性状为端承摩擦型的PHC管桩实际工程,进行PHC管桩单桩承载力影响因素的敏感性分析。结果表明,影响单桩竖向极限承载力因素的敏感性排序为桩径、桩侧摩阻力加权平均值、休止期、桩长、入土深度、渗透系数和终止压桩力;桩径和桩侧摩阻力值对单桩竖向极限承载力的贡献最大,其次是休止期,影响也很显著,因此工程上不宜盲目提前试桩时间,否则将影响试桩结果。     

黏土中成桩工艺对桩承载性状影响试验

目的 研究成桩工艺对黏性土中单桩承载性状及承载力的影响机理,为工艺设计提供参考.方法 根据相似理论和模型试验方法,建立桩一土之间的相似系统,结合常州高架道路一期工程中特定黏土层性质,配置相应人工土,在人工土中分别设置混凝土预埋桩、静压桩和钻孔灌注桩并测试桩身力学数据.结果 通过对模型桩进行静载试验,获得黏土中不同成桩工艺单桩荷载传递规律和承载性状.设计荷载时,静压桩、灌注桩和预埋桩桩端荷载占桩顶荷载的比例分别为5.9%、4.7%和3.2%.结论 由成桩工艺造成的桩一土作用的不同对桩基承载性状及承载力具有很大影响,桩周土体侧向卸载不仅影响侧阻力的发挥,同样会削弱桩端阻力的发挥.     

夯扩桩单桩承载力的可靠性分析

根据概率统计方法和可靠度分析理论，推导出评价成层土中扩桩单桩承载力可靠性水平的计算公式，分析影响在夯计单桩竖向承载力可靠性的主要因素，并对某一工程中夯扩桩单桩承载力的可靠性水平进行了评价。     

加筋地基承载特性与参数优化研究

地基加筋可显著增强土体的抗拉和抗剪强度,提高土体整体稳定性.基于离散元法软件PFC2D,建立土工格栅加筋地基颗粒流数值模型.对比分析了基础荷载作用下无筋和加筋2种工况下地基基础沉降和地基土位移的变化规律,并系统分析了加筋长度、加筋深度和加筋层数等加筋地基中重要设计计算参数对地基承载特性的影响.研究结果表明:筋材可有效减小基础沉降,增加地基承载力,限制土体竖向和水平位移;地基最佳加筋长度、加筋深度和加筋层数分别为3B、0.25B和2层.     

水平成层土质边坡破坏机理研究

针对水平成层土质边坡的成层特性,建立室内模型试验模拟其承载特性以及破坏机理,运用FLAC3D数值模拟技术与室内模型试验相互验证分析,得到了层状边坡在坡顶加载情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置。研究结果表明,极限承载力随分层厚度的增大而增大,而边坡高度对极限承载力的影响甚微。再运用FLAC3D数值模拟技术进行拓展分析,利用成层土坡与均质土坡破坏机理的联系得到了成层土坡剪出高度与加载宽度以及坡比的关系,同时得到了水平成层土坡不同破坏模式的临界坡比,所得结果对实际工程具有一定的参考意义。     

夯扩桩单桩承载力的可靠性分析

根据概率统计方法和可靠度分析理论，推导出评价成层土中夯扩桩单桩承载力可靠性水平的计算公式，分析了影响夯扩桩单桩竖向承载力可靠性的主要因素，并对某一工程中夯扩桩单桩承载力的可靠性水平进行了评价．     

地震荷载作用下双层填土的主动土压力计算

针对挡土墙后为成层黏性填土的情况,提出一种地震土压力计算方法.在Mononobe-Okabe理论的基本假定下,考虑了填土黏聚力及墙土接触面上的黏着力,推导出双层填土的地震主动土压力计算表达式.在单层无黏性填土条件下,该公式可以退化为Mononobe-Okabe公式.参数分析结果表明:地震主动土压力随水平地震加速度的增大而增大,随竖向地震加速度的增大而减小;水平向和竖向地震荷载对土压力值的影响显著.算例分析结果表明原有的分层法计算得到的地震土压力值是偏大的.     

砂土地基上圆形浅基础三维破坏包络面的理论研究

对砂土地基上圆形浅基础在竖向荷载V 、水平荷载 H 及力矩 M 复合加载条件下的承载力进行了系统的三维有限元分析。在分析中,砂土假定为纯摩擦材料,遵循基于 Mohr-Coulomb 破坏准则的理想弹塑性本构关系。首先,对圆形浅基础的竖向承载力进行了有限元计算,并与滑移线解法进行了对比,两种方法所得结果比较吻合。进而探讨了砂土内摩擦角对于基础在 V-H 、V-M荷载平面与V-H-M 三维荷载空间内的破坏包络轨迹的影响。计算结果表明,与不排水情况下软黏土地基上基础破坏包络面相比,砂土地基上圆形浅基础的破坏包络面形状有较大差异,但V-H 和V-M 平面内的破坏包络面形状仍具有较好的归一化特性。基于有限元计算结果,建立了圆形浅基础在V-H-M 三维荷载空间内的破坏包络面方程,该方程可用来合理评价复合加载条件下砂土地基上圆形浅基础的整体稳定性。     

黏土中吸力式桶形破坏包络面数值模拟研究

为了应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面,利用有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,对比试验结果验证了使用硬化土(H S)本构模型的有效性;通过径向滑移试验进行了大量的有限元分析,进一步研究了竖向力(V)水平力(H)弯矩(M)空间的破...     

虑侧壁-土体脱离影响的桶基承载力

当桶基发生平动或转动，其侧壁可能与土体发生脱离，形成空隙，土体破坏模式由"双侧式"变为"单侧式"，承载力降低。建立桶基与黏性土相互作用的三维有限元模型，设置允许脱离和不允许脱离两种接触类型，改变土体强度和桶基长径比，确定桶基与土体发生脱离的条件，探讨脱离对桶基承载力的影响，总结单向与复合加载的承载力公式。结果表明：当允许桶基与土脱离时，土体强度越高，单向与复合承载力降低越严重，但长径比对承载力降低程度影响不大。对于单向承载力，建议通过折减系数量化脱离的影响；对于复合加载，提出了同时适用于允许和不允许脱离的归一化包络面表达式。     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

土工合成材料加筋垫层的应用研究

分析了常用的土工合成材料加筋垫层承载力方法所体现的加筋机理 ,提出了改进的加筋垫层承载力计算方法 ,介绍了土工合成材料加筋垫层在化工设备地基处理中的应用     

土体不排水抗剪强度非平稳性对深基础极限承载力影响的可靠度分析

目前有关抗剪强度参数随深度变化的随机场对深基础地基稳定性的影响研究还不深入。为此,建立了土体不排水抗剪强度均值和标准差随深度有不同程度线性增加的非平稳随机场模型,此外,还建立了与非平稳随机场对应的不排水抗剪强度均值与其相同的平稳随机场模型。探讨了不同非平稳程度的随机场对深基础地基承载力及其失效概率的影响规律,比较了各个非平稳随机场地基模型与其对应的平稳随机场地基模型的地基承载力的差异性。结果表明:当考虑不排水抗剪强度的非平稳性时,地基承载力均值和差异性随非平稳程度的提高而线性增加。基础埋深越大,地基承载力均值随非平稳程度提高而增加的趋势也越大。在相同的安全系数水平下(FS1),地基失效概率随着非平稳程度的提高而增大。对深基础而言,在相同的安全水平下(FS1),平稳随机模型会低估具有非平稳性的地基的失效概率,且非平稳程度越高,估计误差也越大。     

索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析,并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明：数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。     

大锚片螺旋锚在粉质黏土中的下压承载性能

为了研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了确定其极限承载力方法的差异;考虑螺旋锚对周边土的挤压效应,建立了精细化有限元模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及侧阻和锚片端阻承担荷载的比例关系。研究结果表明：用lgP-s方法确定大锚片螺旋锚基础极限受压承载力较合适;螺旋锚与土之间的摩阻力随下压位移的增加而增大,锚片附近区域的摩阻力由于锚片变形而发生较大的波动;螺旋锚锚片分担荷载的比例占据螺旋锚基础受荷的75%以上,各锚片间分担荷载比例最大差异约为6%,锚杆端阻可忽略不计。     

开挖卸荷桩土界面荷载传递模型的修正与验证

为了准确预测深开挖条件下桩基的承载变形性状,在桩土界面荷载传递计算模型中考虑了卸荷效应．基于快速拉格朗日法(FLAC3D),将线弹性-完全塑性的桩土界面荷载传递模型修正为双曲线计算模型,修正后的模型可以考虑开挖卸荷后桩周土体法向应力减小对桩土界面剪切刚度的影响,也可以考虑开挖深度、面积和桩长对桩端阻力的影响．利用修正模型对开挖条件下砂土地基中的单桩进行了足尺数值试验,分析计算了开挖后桩基的承载性能,并将修正后模型的计算值与软件内嵌的线弹性-完全塑性模型的计算值及试验值进行对比分析．结果表明:修正后计算模型和传统计算模型都能够较准确地预测开挖条件下桩基总极限承载力,但是,修正计算模型考虑了支护结构外围土体对桩端承载力的贡献,能更准确地预测桩身下部侧摩阻力与桩端阻力．因此,修正计算模型更适合开挖条件下的桩基承载力计算．