考虑时间效应的斜桩基负摩阻力室内模型试验研究

斜桩基是桥梁支墩、码头等工程中常用的桩基础形式,但是针对斜桩基础负摩阻力问题的研究却相对较少。进行了黏性土层中斜单桩及斜群桩在桩周土堆载固结条件下负摩阻力性状的室内模型试验研究,测得了桩侧负摩阻力、桩端阻力以及桩周土体分层沉降随固结时间的变化情况;并进行了同等条件下竖直单桩及竖直群桩试验作为比较分析。试验结果表明,斜桩和竖直桩桩侧负摩阻力引起的下拽力都存在明显的时间效应和群桩效应;在本文试验条件下,当桩–土相对位移达到2mm时,桩侧负摩阻力将达到其最大值的80%～90%左右。     

浅析桩基负摩阻力

从桩土相对位移出发,分析了桩基负摩阻力产生的机理,根据负摩阻力产生于桩基部位的不同,对两种不同情况下负摩阻力产生的原因进行了总结,最后针对负摩阻力的危害提出了相应的处理措施。     

桩基负摩阻力研究现状

负摩阻力是桩基问题中常见且尚未完全解决的问题。以往通过试验对中性点位置、下拉荷载的大小以及负摩阻力作用下桩基的沉降问题作了较为深入的研究，但均建立在桩周土固结沉降基础之上。对管桩的负摩阻力研究也有一定进展，但对桩芯土在负摩阻力中发挥的程度以及方式仍未完全弄清。指出了今后桩基负摩阻力研究需要开展的问题以及解决负摩阻力问题的措施。     

强震作用下软土场地桩基负摩阻力振动台试验研究

为研究强震作用下软土场地中桩基负摩阻力的产生机理及分布特性,设计开展了软土静力学试验、动三轴震陷试验和软土场地–单桩体系振动台试验,验证了震陷软土场地对桩基的负摩阻力作用,得到了软土的震陷特性、不同输入地震动下桩土体系地震动响应和桩负摩阻力分布发展规律,讨论了强震作用下负摩阻力的产生及发展过程。结果表明：(1)软土震陷的产生存在一定的屈服动应力,可利用动三轴试验来初步判断震陷引发负摩阻力的启动震级;(2)水平向地震动下负摩阻力主要产生在桩身的上部,竖向地震动下全桩均会产生负摩阻力;(3)震陷引发的桩基负摩阻力具有突发性,且微小的桩土相对位移量即可产生显著的负摩阻力,这种瞬时加载可能会对结构造成破坏;(4)利用桩侧土体和接触面的抗剪强度可初步估算软土场地中桩基可能受到的负摩阻力值。试验成果可为软土场地桩基负摩阻力的判别与计算提供参考,对软土场地抗震设防具有一定的理论和工程实用价值。     

端承桩和摩擦桩的试验对比研究

通过对桩基竖向静载压力下的模拟试验,分析了相同荷载情况下端承桩和摩擦桩的负摩阻力变化。结果表明,当进行施工降水时,端承桩和摩擦型桩之间的负摩阻力有较大差异。随着地下水位的下降,端承桩中最先出现负摩阻力,并且随着地下水位的降低负摩阻力增长越明显,但是沉降量最小;而摩擦型桩在降水后期才出现负摩阻力,并且随着水位的下降负摩阻力逐渐减小,但是桩基沉降量最大。     

竖向荷载下膨胀土桩基承载室内模型试验

利用自主研发的多向桩基加载系统,开展了室内模型试验,研究了膨胀土中桩基分别在最优含水率和饱和含水率条件下的下压和上拔荷载桩基的承载特性。试验结果表明:膨胀土含水率的变化,对抗压桩的极限承载力影响更为明显,对抗拔桩的极限位移影响更为明显。随着含水率的增加,尽管抗压桩和上拔桩的极限侧摩阻力均减小,且减小程度接近,但上拔荷载作用下极限侧摩阻力明显低于下压荷载的极限侧摩阻力。不同含水率条件下,抗压试验桩身极限侧摩阻力呈抛物线形分布,而上拔试验桩身极限侧摩阻力呈线性分布,含水率的增加使抗压桩和上拔桩的极限承载力显著减小,且抗压桩减小幅度更大,但抗压桩的极限承载力始终大于上拔桩的极限承载力。     

黄土场地震陷时桩基负摩阻力的现场试验研究

有关强震诱发黄土震陷时桩基负摩阻力的研究资料极少,其影响尚未能引入桩基设计之中。通过开展爆破模拟地震动诱发黄土震陷条件下桩基负摩阻力的现场观测试验,分析研究了强震引发黄土震陷时桩基负摩阻力的基本特征。本次现场试验在选定的黄土场地内布置试桩两根,每根试桩内按2 m间距对称植入钢筋应力计20个;地震动由15组炸药微差延时爆破模拟生成,试验场地布设地震计17个。现场试验期间,整个场地所有沉降观测点都产生了不同程度的震陷,最大震陷量达33 mm;桩基负摩阻力量值显著,桩身负摩阻力平均值达54 kPa,桩身总的负摩阻力约1654 kN。试验的观测结果表明,地震诱发黄土震陷时的桩基负摩阻力不容忽视,应当在桩基设计时加以考虑。     

特殊浸水下桩基负摩阻力试验研究

为妥善解决湿陷性黄土地区负摩阻力引起的桩基承载力下降问题,以消除桩周黄土湿陷性为出发点进行新途径和新方法的探索,采用非传统的特殊浸水方式分别对混凝土灌注桩、微型钢管砂浆复合桩进行了现场试验。结果表明:桩顶受荷时采用注水孔与试坑相结合浸水量较大,浸水段桩侧以负摩阻力为主,最大值达319.62 kPa,局部出现正摩阻力;成桩过程中采用泥浆循环浸水量较小,桩周土体在桩顶受荷前完成部分湿陷,受荷后桩侧以正摩阻力为主,局部出现负摩阻力,且数值较小,最大值为32 kPa;特殊浸水条件下桩周土体沿桩身分段湿陷,桩侧出现多个负摩阻力峰值及中性点,正、负摩阻力交错分布;桩基负摩阻力的大小受浸水方式、加载方式、浸水固结时间的综合影响,建议在桩基施工过程中采用合理的施工工艺对桩周土体预先进行微量浸水,消除部分黄土湿陷,以避免由于地下水环境改变而引发的桩基承载力下降。     

大直径钻孔灌注桩负摩阻力试验研究

 针对大面积堆载情况下,周边土体的沉降使桩基产生负摩阻力从而导致桩基承载力特性变化的问题,以宁海电厂工程2组冲孔灌注桩的现场负摩阻力试验为例进行讨论。通过对原位试验结果的全面分析,探讨桩周土体固结沉降对桩身所受下拉荷载和中性点位置的影响。根据实测桩土沉降曲线确定的中性点与根据桩身轴力沿深度变化曲线确定的中性点位置大体相一致,位于可压缩土层下部,桩身最大轴力随固结时间而增大,中性点位置也随时间略有上移;分析桩侧摩阻力系数的大致范围以及施工工艺对负摩阻力的影响,现场试验得到的桩侧摩阻力系数为0.3～0.4,由于桩基施工的影响导致该值与规范相比略大,工程中应充分考虑成桩工艺对负摩阻力的影响;指出负摩阻力桩基的设计分析中沉降计算至关重要。得出的结论可指导同类工程的设计和施工。     

公路桥梁桩基穿越超大型溶洞的荷载传递机制试验研究

为探明公路桥梁桩基穿越超大型溶洞的荷载传递机制,开展回填法施工的25.5 m溶洞的桩基受力现场试验;结合数值仿真方法,研究采用回填法处治溶洞时,穿越不同高度溶洞的桩基竖向承载特性和荷载传递机制,重点探明回填材料固结引起的负摩阻力最大值及范围占比变化规律。结果表明：采用回填法处治溶洞后,荷载较小时,穿越超大型溶洞桩基的轴力在一定范围内增大,桩侧产生负摩阻力;桩基的竖向极限承载力随洞高增加呈减小趋势;洞高由5 m增至30 m时,极限荷载作用下负摩阻力最大值增幅达102.7%,其范围占比由0%增加至24%,洞高超过25 m后,负摩阻力范围占比超过20%。若采用回填法处治溶洞,建议当洞高为5～10 m时,可忽略负摩阻力的影响;为超大型溶洞时,需考虑负摩阻力对桩基竖向承载特性的不利影响;洞高为15,20,25,30 m时,溶洞顶面下0.092 H,0.145 H,0.213 H,0.240 H(洞高)范围内按负摩阻力计算桩基承载力。     

高速公路特长箱涵顶进摩阻系数试验分析

当前浅覆土特长箱涵在高速公路中应用越来越多,而有关其顶进就位施工技术鲜有报道。结合广东某高速公路特长箱涵顶进工程实例,基于室内模型试验,对采取不同减阻措施的箱涵侧壁与周围土体介质间的摩阻系数进行了分析,研究表明:随涵周土体中含水量减小,箱涵侧壁与周围土体间的摩阻系数呈不断增大变化趋势;涵周土体最佳注浆量为1∶4,注浆量大于或小于1∶4均可引起箱涵侧壁与涵周土体间的摩阻系数增大;纳米聚合物、石蜡+机油混合物及油漆等减阻材料均能够有效减小箱涵侧壁与周围土体间的摩阻系数,在相同试验条件下,与纳米聚合物和油漆相比较,涂抹石蜡+机油混合物的减阻效果更为显著;浅覆土特长箱涵顶进施工建议采用石蜡+机油混合物减阻材料。     

基于大型直剪试验的高炉矿渣粉煤灰混合料力学特性研究

依托包钢新体系2 250 mm热轧车间的地基处理工程对混合料的力学特性进行研究;借助大型直剪仪对不同围压和含水率的混合料进行直剪试验,分析了混合料在不同条件下的抗剪强度、力学参数以及从混合料剪切“翻滚 跳跃”现象的角度对相应的剪应力 剪切位移关系曲线上下波动情况进行分析;通过线性回归分析得到含水率与粘结力和内摩擦角的关系曲线。结果表明:当含水率相同时,随着法向应力的增加,混合料的抗剪强度峰值逐渐增大;相同法向应力作用下,随着含水率的增加,混合料的抗剪强度逐渐降低;随着含水率的增加,粘结力和内摩擦角逐渐降低,并且含水率的变化对粘结力的影响程度较内摩擦角大;当剪切位移处于试样长度的1/60~1/10时,剪切“翻滚 跳跃”现象最为明显,相应的剪应力 剪切位移曲线所出现的上下波动幅度也最大。     

粘性土剪切带破坏研究

压实粘性土是静水压力和应变率相关性材料,在低围压下表现出软化现象,在高围压下表现出硬化现象.在同一含水率,不同围压下粘性土随周围压力的增大,同一轴向应变所对应的偏应力也越大;压实度一定时,含水率越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,粘性土的抗剪强度越弱;含水率一定时,压实度越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,抗剪强度也越大.利用TSZ10-1.0型应变控制式三轴仪,对四川绵阳地区粘性土进行了常规三轴压缩试验,研究了不同围压和含水率下粘性土的应力-应变关系、抗剪强度指标,并对粘性土的剪切带破坏进行了拟合分析.     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

含水率和颗粒级配对稍密碎石土抗剪性能及地基承载力的影响

碎石土因特殊的工程特性而被科研人员关注,但对大粒径、粉质粘土填充、稍密状态下碎石土的力学性能涉足较少。根据该类型碎石土特点及大量勘察结果配置出两种比较典型级配的稍密碎石土,通过大型直剪试验仪测定了不同含水率状态下碎石土试样的抗剪强度,绘制剪应力与水平位移的关系图,通过一元回归得出稍密碎石的抗剪强度指标c、φ值,分析了不同含水率、不同级配对稍密碎石土抗剪性能的影响。结果表明:随着含水率的增大,碎石土粘聚力总体呈减小趋势,但变化趋势具有显著的阶段性且和粉质粘土的含量有关,含水率变化对碎石土内摩擦角的影响较小。用规范推荐方法计算了该类型碎石土地基承载力,并与地方规范经验取值和勘察工程实践取值进行了对比,结果表明:含水率对地基承载力影响较大,且与碎石土填充物的粉质粘土含量有关,粉质粘土含量越高,承载力影响越大。     

固结效应与静压预制桩技术应用

静压预制砼桩穿过可塑等状态饱和粘性土层将产生显著的重固结效应,本文根据实测资料导出桩侧阻力随入土时间增长的函数形式,并通过实例证明,利用该效应将带来巨大的经济效益.     

微浸水对桩基负摩阻力影响的试验初探

为使湿陷性黄土地区桩基负摩阻力问题得到实质性的解决,提出了一种在桩基施工过程中通过桩周土体浸水消除部分黄土湿陷以提高其承载能力的思想,并以此为出发点,阐述微浸水概念,设计现场试验,进而分别对不同地层条件下及不同微浸水程度后桩侧负摩阻力的分布特点、发展规律展开初步探索。研究结果表明:高压循环注浆成桩工艺既能实现桩周土体的微浸水,使其首先发生预湿陷,又能使漏浆层以下一定深度范围内土体浸水程度明显增强形成强浸水段,引发再湿陷,产生负摩阻力;土层中漏浆层的不连续分布,致使桩周土体在桩体受荷后分段湿陷,桩侧负摩阻力沿桩身呈现交错分布的形态;随着微浸水程度的逐步增加,桩侧正摩阻力逐渐受到削弱,单桩极限承载力逐渐减小,与此同时桩侧负摩阻力逐渐增大,但增幅不大、数值较小。最后,指出本次试验的不足之处,并对后续研究提出建议。     

FBG传感器进行PHC管桩负摩阻力监测的研究

目前,针对实际工程中预应力高强混凝土(PHC)管桩的负摩阻力现场实测研究几乎未见报道。为了揭示PHC管桩的负摩阻力特性,填补此类桩现场负摩阻力量测试验的空白,研究光纤布拉格光栅(FBG)传感器在PHC管桩桩身上的安装工艺及保护措施,并对某建筑基础的4根承受新近填土产生的负摩擦阻力作用的工程桩桩身应变进行长达21个月的监测,分析在上部结构荷载以及负摩阻力共同作用下桩身轴力的分布形式及其变化特征。试验结果表明:PHC工程桩负摩阻力下拉荷载的实测值显著大于我国现行《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)理论计算值,说明现行理论方法尚有待改进;在软硬分布不均的地层中,负摩阻力和正摩阻力可能交替出现,理论计算中如何考虑这类情况值得研究;沥青涂层的涂抹质量和如何避免施工破坏是确保其能否有效降低工程桩负摩阻力的关键。     

A comparative study of the potentials of rice husk ash on cohesive and cohesionless soils

In this study, the effects of rice husk ash (RHA) on various geotechnical properties of cohesive (A-7-6 group) and cohesionless (A-1-b group) soils were determined and compared. Atterberg limits, dry density, optimum moisture content, unconfined compressive strength, California bearing ratio, cohesion and angle of internal friction of A-1-b and A-7-6 group soils were studied with different percentages of rice husk ash (0, 4, 8, 12, 16, 20, and 24). Optimum moisture content, compressive strength, California bearing ratio and cohesion of both soils increased with increase in RHA. Maximum dry density decreased with RHA contents. Angle of internal friction of A-7-6 soil increased while that of A-1-b soil decreased with RHA contents. From the point of view of economy and CBR value, A-1-b soil with 16% RHA is recommended for base materials for field trials in the first instance while A-7-6 soil with 17% RHA may be recommended only for sub-base materials.     

生石灰改良过湿土的试验研究

通过界限含水量试验、击实试验、掺生石灰后含水量损失试验研究了不同的石灰掺入量对石灰土的液限、塑限、最大干密度ρdmax、最优含水量ωop及掺生石灰后含水量损失的影响，并确定了该过湿土改良中石灰的最佳掺入量。