成层地基中静压桩挤土效应模型试验研究

本模型试验用改装的手摇式静力触探仪做为压桩设备,分别在均质地基和双层地基中连续贯入模型桩,用数码相机拍摄压桩过程,最后用图像处理软件处理所获得的图片,得到压桩结束后桩侧土体横向位移和竖向位移,比较分析均质地基和双层地基的最终土体位移场,得出静压桩在双层地基中,由于软硬土层间的相互作用,所产生不同于均质地基情况下的土体变形规律.     

两级抗滑桩对坡顶建筑物的安全控制研究

采用两级抗滑桩对边(滑)坡进行治理过程中,当坡顶存在建筑物或者规划建设建筑物时,除了考虑边坡的整体稳定性,还必须良好控制坡顶土体位移量,从而保障坡顶建筑物的安全和稳定。该文通过建立有限元计算模型,分析了两级抗滑桩对坡顶土体位移的控制效果,探讨了浅基础离边坡的安全距离及深基础对边坡稳定性的影响。得到以下结论:坡顶土体位移主要受到二级抗滑桩的控制,且二级抗滑桩距离坡肩越近,坡顶土体位移越小；当坡顶存在浅基础时,坡顶土体位移越大,建筑物所需的安全距离(离边坡的距离)越大；当坡顶存在深基础时,桩基距离边坡坡肩越近,对边坡的稳定性越不利；相对于桩基所受垂直荷载,水平荷载对边坡的稳定性影响更显著。在此基础上,对广西某滑坡进行了优化设计,最终实测结果表明两级抗滑桩对桩顶土体位移控制效果良好。     

饱和成层土中静压桩挤土位移的模型试验研究

通过在饱和成层土中依次静力贯入三根桩的模型试验,研究了沉桩的挤土效应,总结了沉桩过程中土体在水平方向和竖直方向的位移变化规律,并对压入单桩、双桩和三桩的试验结果进行了对比分析。结果表明:沉桩过程中软硬土层交界处土体水平位移变化剧烈,呈波浪形分布,距桩越近水平位移变化越大;地表隆起最大值大约发生在距桩轴线2d(d为桩径)处;较硬土层对上部软土有约束作用而对下部软土有挤压拖带作用;双桩和三桩沉桩过程中已压入桩的"遮幕"作用明显;土体被挤压后,外摩擦角有所增大;桩周土体密度提高,影响范围大约在6d左右;上部土体含水量增大,下部土体含水量减小,但变化值不大。     

群桩压入挤土效应的解析计算及试验对比

采用孔扩张理论对静压桩挤土效应进行模拟计算,假定地基土符合修正剑桥模型,推导得出单桩压入过程中土体位移和孔隙水压力的解析表达式。以此为基础,通过叠加得到群桩压入过程中桩周土体挤土效应的理论解答。同时,在杭州地区进行了群桩静力压入的现场试验,发现桩周土体的水平位移随离排桩的距离呈指数衰减。解析计算值与试验结果较接近,证明了该模拟计算方法的有效性。     

考虑施工方向影响的静压桩挤土效应观测与分析

通过对静压沉桩过程中桩周土体位移和超静孔压的观测,详细分析桩周土体位移和超静孔压的分布情况及随时间的变化规律。观测表明:已压入桩存在明显的遮幕作用,迎桩面的土体位移和超孔压均远大于背桩面;软硬交错的成层地基土可能产生上、下反方向的位移,使已压入桩发生反向挠曲,产生不利影响。因此静压桩施工必须重视施工方向和成层地基的影响。     

砂土中桩端阻力随位移发挥的内在机理研究

通过模型试验及颗粒流程序数值模拟,较为系统地从桩端周围土体位移场、应力场、孔隙率变化场等角度,对砂土中桩端阻力随位移发挥的内在机理进行了研究。结果表明:不同密实度砂土扩张影响范围的不同是相同位移下桩端阻力存在差异的原因。在桩端阻力发挥的起始阶段,土体位移以竖向变形及斜向下挤出扩张为主。当桩端阻力呈现极限阻力态势时,土体位移以水平及斜向上扩张滑移为主。通过桩端周围土体位移场、应力场、孔隙变化场的相互印证,揭示了随端阻力的发挥,桩端周围土体的球孔状压密-扩张过程。采用颗粒流程序进行数值模拟研究,模拟结果与模型试验具有良好的一致性。     

微型桩护坡和微型桩-植被协同护坡的模型试验对比研究

为探究在荷载条件下不同工况边坡位移以及土压力的变化情况，文中以研究工程为背景，依据相似理论进行模型试验，设置微型桩护坡、微型桩-植被协同护坡两种不同的工况，通过在坡顶施加竖向荷载，边坡在桩前桩后不同深度处布置土压力盒以及应变片的方式，监测微型桩桩身弯矩分布规律以及微型桩-植被的协同护坡的护坡机理。结果表明，协同护坡组桩身弯矩在相同荷载条件下，相较于微型桩护坡组下降了78.86%，整体与桩后土体脱离速度下降了67.03%；微型桩护坡组最终边坡破坏是由土体破坏所导致的，而协同护坡组则是因为微型桩-土体的共同受力破坏。     

非均质地基中群桩竖向力学反应分析

首先基于Winkler地基模型,假设桩土不发生分离,不考虑承台以及地基土对荷载的分担作用,建立单桩竖向位移控制方程。然后采用剪切位移法确定土体竖向位移传递系数,将主动受荷桩引起的土体位移施加于群桩中的受影响桩,计算桩-桩相互影响。最后,采用有限差分法,建立非均质土体中竖向受荷群桩的计算方程,分析群桩竖向力学反应。最后对该方法与已有文献中单桩、群桩在均质、非均质地基中的算例进行对比,总体上取得了较好的一致性。     

砂土中静压桩沉桩过程试验研究与颗粒流模拟

采用室内模型试验及颗粒流数值模拟研究了密实砂中静压桩沉桩过程,对桩周土体宏细观力学响应进行了分析研究。通过模型试验对浅层土体、桩身周围、桩端处土体的不同位移模式进行了比较分析,揭示了桩周不同位置土体的变位规律,并将孔隙变化场与宏观位移场进行相互印证,发现桩端土体位移模式与压密区基本呈圆孔扩张。对桩体贯入过程中的动端阻力、动侧摩阻力的发展规律以及临界深度等问题作了揭示。以室内模型试验为基础,建立了静压桩沉桩颗粒流模型,将数值结果与试验结果对比分析,通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观响应的内在机理。研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和沉桩阻力的发展规律都具有意义。     

砂土中螺旋挤扩钻具下旋成孔过程的模型试验研究

 针对螺旋挤土桩钻具成孔过程对地基土产生的影响,利用自行设计的可视化模型装置,在均质砂土地基中,进行螺旋挤扩钻具下旋成孔过程模型试验探讨成孔机制。从宏观上分析螺旋挤扩钻具掘进过程中孔侧土体径向位移和环向剪切位移规律,以及土体应力场的变化规律;在细观层面,通过分析与钻具作用的土体组构演化规律,探讨钻具挤扩土体的细观机制。试验结果表明：螺旋挤扩钻具下旋挤扩对土体的影响与竖向应力相关,竖向应力越大,土体径向位移传递得更远,土体的径向位移主要产生在2.5倍钻径范围内,孔壁附近土体产生显著环向剪切位移,孔侧土体应力变化过程表现为加载–卸载–加载的过程,与钻具接触宽度约为5倍平均颗粒粒径区域的颗粒发生显著旋转,砂土颗粒与钻具接触由点面接触逐渐发展为面面接触,细观组构向同向性趋势演化。研究成果对进一步研究螺旋挤土钻具挤土扩孔机制以及螺旋挤土桩桩侧土体的宏细观力学特性都具有一定意义。     

沉埋桩加固滑坡体模型试验的机制分析

为研究沉埋桩加固滑坡体的作用机制,采用土压力盒和壁面式压力盒等多种测试手段,完成一系列室内大型模型试验.在外界施加的滑坡推力作用下,测试桩后推力和桩前抗力,分析桩后和桩顶坡体受力状态的变化.根据监测数据的动态变化,判断坡体出现滑裂面的时间和滑裂面的位置,并分析桩抗滑段长度变化时滑坡体的破坏形式与变化规律,同时计算桩顶以上坡体承担的滑坡推力;判断桩身截面的物理状态,计算坡体出现滑裂面时桩身所受的滑坡推力,分析沉埋桩加固滑坡体的机制、桩长变化桩身所受的滑坡推力及其分布规律与桩顶滑体所承担推力之间的关系,为沉埋桩设计提供科学依据.     

坡顶斜向受荷桩工作性能的室内模型试验研究

位于边坡顶面上的建(构)筑物桩基,具有承重和阻滑双重功能,又兼有抵抗水平荷载或倾斜荷载作用,其受力性状远比边坡内部的抗滑桩、水平地面上的横向受荷桩或倾斜受荷桩复杂。通过对位于粉土边坡顶面上5组11根刚性混凝土短桩的室内模型试验研究,初步得出了坡顶斜向受荷桩的位移、弯矩、桩侧土抗力的分布规律;通过对桩侧土抗力与桩身位移等试验结果的深入分析,提出了坡顶斜向受荷桩侧向阻力与位移关系曲线的可能型式及统一的简化p-y曲线表达形式,为有关规范的修订和改进工程设计提供了参考。     

Centrifuge model tests on pile-reinforced slopes subjected to drawdown

Piles are generally an effective way to reduce the risk of slope failure. However, previous approaches for slope stability analysis did not consider the effect of the piles coupled with the decrease of the water level (drawdown). In this study, a series of centrifuge model tests was performed to understand the deformation and failure characteristics of slopes reinforced with various pile layouts. In the centrifuge model tests, the pile-reinforced slopes exhibited two typical failure modes under drawdown conditions: across-pile failure and through-pile failure. In the through-pile slope failure, a discontinuous slip surface was observed, implying that the assumption of the slip surface in previous stability analysis methods was unreasonable. The test results showed that drawdown led to instability of the piles in cohesive soil, as the saturated cohesive soil failed to provide sufficient constraint for piles. The slope exhibited progressive failure, from top to bottom, during drawdown. The deformation of the piles was reduced by increasing the embedment depth and row number of piles. In addition, the deformation of soils outside the piles was influenced by the piles and showed a similar distribution shape as the piles, and the similarity degree weakened as the distance from the piles increased. This study also found that the failure mechanism of unreinforced and pile-reinforced slopes induced by drawdown could be described by coupling between the deformation localization and local failure, and it revealed that pile-reinforced slopes could reduce slope deformation localization during drawdown.     

地震作用下双排抗滑桩支护边坡振动台试验研究

利用大型振动台试验研究双排抗滑桩支护在地震荷载作用下的抗震性能。通过对比上部锚杆+下部双排桩共同支护与单一桩支护的破坏过程,分析两种情况下坡体的动力响应与破坏机制。试验表明在桩+锚杆共同支护下,桩后边坡坡脚首先发生剪切破坏,当地震动作用增大到一定范围,坡顶出现张拉裂缝,两者贯通时边坡发生越顶破坏;单一桩支护条件下,首先在坡顶出现张拉裂缝,裂缝随着地震动作用增大向下扩展,当同下部剪切滑移带贯通时,边坡失稳破坏。通过坡体裂缝发展过程、位移及加速度监测数据表明,前者的抗震性能显著优于后者;在地震动作用下,边坡破坏是张拉–剪切复合作用的结果。试验研究为双排抗滑桩抗震设计奠定了坚实的基础。     

抗滑桩加固边坡变形破坏特性离心模型试验研究

抗滑桩加固边坡的增强作用与抗滑桩设置位置、桩头条件等密切相关,通过离心模型试验对不同桩位与桩头条件下采用抗滑桩加固边坡的变形破坏特性进行研究。试验表明,设在边坡中部的抗滑桩在边坡破坏前桩头水平位移最大,而在相同的破坏载荷作用下,设在中部的抗滑桩比设在上、下部以及桩头固定比桩头自由时边坡破坏后的位移矢量要小,这表明抗滑桩设边坡中部以及桩头固定对边坡土体的遮挡效果及边坡安全系数的提高最好。     

锚杆抗滑桩破坏模式的试验研究

与普通抗滑桩相比,锚杆抗滑桩由于桩顶锚杆的存在,虽可以极大减小桩身内力,但其计算方法目前还不是很完善,因而开展这方面的试验研究就显得十分必要。介绍了锚杆抗滑桩破坏模式的试验成果,试验在自制的模型箱内进行,模型桩共4根,每根桩顶均布设一个锚杆,加载方式采用堆载,为了获得桩体变形和受力,模型内部设有一定数量的土压力盒、应变片和位移计。从桩体变形和受力来看,桩的破坏主要为塑性弯折破坏,破坏点位于桩前滑面以上,破坏弯矩主要由锚杆拉力、桩背土压力和桩前土体抗力来提供;从锚杆变化曲线来看,锚杆受力并不完全处于轴向受拉状态,而是处于弯曲和轴拉这两种的组合状态,受力主要位于滑面两侧40 cm左右的范围内,应力集中位置大致位于滑面两侧20 cm位置处;从应变分析来看,锚杆钢筋首先进入塑性屈服状态,其次才是桩体钢筋;另外,卸载后,在正的受拉状态下,对于桩体和锚杆钢筋,变形均有一定程度的恢复。     

下伏基岩堆积体边坡抗滑桩加固前后地震响应特征离心模型试验

 为研究抗滑桩加固上覆堆积体--下伏基岩二元结构边坡的抗震机制,开展2组1∶50比尺的离心振动台模型试验,以对比分析下伏基岩堆积体边坡在抗滑排桩加固前后的地震响应特征与抗滑桩的桩身弯矩分布规律。试验时,输入4级加速度峰值连续增大的El Centro波,监测边坡模型坡面与坡体内的加速度响应、坡顶沉降变形以及抗滑桩上静、动弯矩的分布。试验结果显示由于抗滑桩抑制了上覆堆积体的下滑,坡顶的加速度峰值(PGA)放大系数、加速度反应谱以及竖向沉降变形均有不同程度的降低。抗滑桩一方面加固了上覆堆积滑体另一方面在坡体内产生了地震波的反射叠加效应,使得边坡水平响应加速度放大系数出现了桩前增大桩后减小的现象。下伏基岩堆积体边坡坡顶沉降与Arias烈度在抗滑排桩加固前后均具有良好的正相关线性关系。地震荷载作用过程中抗滑桩动力响应弯矩变化幅值明显大于地震作用后的静弯矩增量,且静弯矩与动弯矩变化幅值的分布均在基岩面附近达到峰值,易在基岩面附近造成抗滑桩的破坏,类似工况下抗滑桩的抗震配筋设计应充分考虑这一特点。     

地震作用下边坡抗滑桩振动台试验研究

通过大型振动台试验研究地震荷载作用下边坡抗滑桩的抗震性能,振动台试验边坡模型放在一个长 3.7 m 、宽 1.5 m 、高 1.8 m 的模型箱中。模型与原型边坡按照尺寸相似比 1 ∶ 20 进行模型试验相似设计。经过配合比试验由标准细砂、石膏粉、滑石粉、甘油、水组成相似材料,通过控制密度 2.5 g/cm³ 垒入模型箱中。模型振动台试验通过输入 3 种不同的地震波,不断加大输入地震波的幅值,通过监测桩后土压力、边坡坡面加速度和位移响应研究抗滑桩在地震作用下边坡抗震机制和地震作用桩后土压力分布形式和抗滑桩的抗震性能。试验研究为边坡抗滑桩抗震设计奠定了良好的基础。     

斜坡基桩的斜坡空间效应及其水平承载特性研究

为研究水平荷载作用下斜坡基桩的斜坡空间效应对其承载特性的影响,设计并完成了不同坡度及水平荷载作用角度下斜坡基桩室内模型试验,测得了桩顶荷载位移曲线及桩身弯矩分布。结果分析表明：水平荷载相同时,桩顶水平位移及桩身最大弯矩均随坡度增加呈非线性增大,随水平荷载作用角度增加而呈线性减小;基桩水平极限承载力却随坡度增加而减小,随水平荷载作用角度增加而增大。坡度每增加30°,桩顶水平位移约增大1.3~1.9倍,桩身最大弯矩增大约17%~30%;水平荷载作用角度每增加30°,桩顶水平变形减小约25%~30%,桩身最大弯矩减小约6%~11%。斜坡基桩的桩身最大弯矩位于地面以下3~6倍桩径范围内,坡度越大桩身最大弯矩位置越深。分析得到了基桩水平极限承载力拟合公式,可以为斜坡基桩设计提供参考。