静压桩承载力时效性的模拟计算

静压桩承载力的提高归因于桩周土的固结、触变恢复和土壳效应,其中固结作用是主要的。从超静孔隙水压力消散和有效应力的增加两方面着手,对桩承载力的增长规律进行分析,利用球孔扩张理论、源-源假设理论以及Henkel公式,推导出沉桩后桩周土应力增量的表达式,并通过求解超静孔隙水压力与时间的关系式,得出任意时刻超静孔隙水压力的表达式,进而提出饱和土中静压桩承载力时效性的模拟计算式。通过与试验结果对比发现,预测结果随休止期的延长而提高。     

大直径超长桩后继打桩拒锤现象分析 及单桩承载力计算

 受到海上施工条件的限制,特别是大直径超长桩的施工常出现停锤,停锤后继续打桩时,连续打桩引起的桩周地基土中的超静孔隙水压力消散,土体强度得到恢复和提高,使得打桩阻力增大,甚至出现拒锤现象。分析表明,地基土层的分布、土体中裂缝的开展、停打时间的长短以及桩管内土塞的作用直接影响土体强度的恢复和提高程度。提出超静孔隙水压力的计算方法以及超静孔隙水压力的时间效应;结合一维应力波动理论,以实测打桩记录为依据,采用反分析方法确定当后继打桩出现拒锤现象时的单桩承载力。实际工程算例和海上原位动测结果表明,该方法具有可行性。     

排水管桩桩周土固结特性分析

本文基于比奥固结理论,将桩土界面看作透水边界,建立了饱和粘土中采用排水管桩静压沉桩后单桩桩周土体固结的空间轴对称定解条件,给出了相应的超静孔隙水压力和固结度的级数解答,根据本文的级数解答编制计算程序,并对一算例进行了对比分析。分析结果表明:相比于普通桩,由于将桩土界面看作透水边界,采用排水管桩可以更有效地加快沉桩引起的超静孔隙水压力消散,从而达到降低沉桩引起的负面影响,加快单桩承载力的发挥和缩短工期等目的。本文的研究成果为排水管桩的工程应用提供了有效的理论依据。     

桩周黏弹性土体固结分析

沉桩过程中桩周土体产生超静孔隙水压力,桩承载力的提高很大程度上依赖于超静孔隙水压力的消散。采用Merchant流变模型模拟土体黏弹性,考虑土体径、竖向耦合固结,研究沉桩后土体的再固结问题。假定沉桩后产生的超静孔压满足圆孔扩张理论,根据连续性条件,获得研究问题的控制方程。采用分离变量法、结合Laplace变换求得其级数解答。将该解答编制成应用程序,对一算例进行了分析。算例分析表明,深度在5.0m范围内土体的孔压消散受竖向固结影响较为明显;土体黏弹性减慢固结速度主要表现在中期接近后期阶段。     

预应力薄壁管桩群桩施工引起的超静孔隙水压力试验研究

海相软土中预应力薄壁管桩采用锤击法施工会产生较大的超孔隙水压力。通过某工程实测表明:群桩施工引起的孔压在初期消散较快,其后逐渐缓慢;引起的最大孔压接近于80 kPa。在群桩施工结束的1个多月后,桩间土超静孔隙水压力尚未能彻底消散,剩余的最大超静孔隙水压力还有10~20 kPa。群桩的施工导致孔压的叠加,对孔隙水压力的大小产生显著的影响。因此,必须采取合理的施工工艺,来控制孔隙水压力并加快孔隙水压力的消散,以使群桩施工能顺利的进行。     

增强型离心桩施工引起的超静孔隙水压力分析

在深厚软土地区采用锤击法进行预应力管桩施工,由于土体受到剧烈扰动及软土较差的渗透性,会在桩周软土中产生很高的超静孔隙水压力.通过对现场实测超静孔隙水压力资料的分析和整理,探讨增强型离心桩施工产生的超静孔隙水压力在径向及深度上的分布规律,研究单桩施工不同时刻超静孔隙水压力变化规律.分析结果表明:单桩的沉桩显著影响范围为1...     

软土中静压桩贯入引起的超静孔压力理论分析

根据静压桩在软粘土中贯入的特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,引入软化系数和对数应变描述沉桩过程中桩周土体塑性区的大变形和应变软化等特征,推导出柱孔扩张时弹性区和塑性区产生的超静孔隙水压力解析式,与Vesic解进行了比较表明,本文推导的理论解适用范围更广。基于该理论解,结合昆山市某场地地质资料,分析讨论了软化系数、孔径大小和剪切应力对超静孔隙水压力大小和分布范围的影响,同时与现场监测数据对比分析,理论计算和实测结果吻合较好,表明该解析解对预测软土中由静压桩的贯入引起的超静孔隙水压力的大小和分布具有一定实用价值。     

考虑粘弹性的中挤土桩沉降时效性分析

在研究沉桩过程中超静孔隙水压力的形成及消散规律的基础上,研究了桩周地基土再固结沉降的变化规律;从桩土相互作用的原理出发,建立了均质地基土粘弹性中单桩弹性微分方程,由此求得单桩弹性微分方程的解析解。     

饱和黏土中沉桩挤土形成超静孔压分布理论解答研究

饱和黏土中沉桩挤土会形成较大的超静孔隙水压力,其时间及空间分布相关特性影响场地土体工程性质和土木及水利工程设计施工的技术经济的合理性。为得到沉桩挤土形成的超静孔压分布理论解答,首先根据三维挤土附加总应力解答分析成桩后挤土造成的超静孔隙水压力分布规律,结合附加总应力计算方法,采用Henkel公式推导三维挤土造成的超静孔隙水压力理论解答;然后,结合工程实例,应用三维固结计算级数解,对沉桩挤土的位移、应力、超静孔隙压力分布规律和成桩后孔压消散的完整过程进行较为系统地计算和验证,为桩基工程的设计和施工提供理论依据和计算方法。     

软粘土地基中挤土桩沉降时效性分析

位于饱和软粘土地基中的挤土桩。由于沉桩过程中地基土产生挤土效应及超静孔隙水压力，同时随着超静孔隙水压力的消散，桩周地基土产生再固结沉降。在研究沉桩过程中超静孔隙水压力的形成及消散规律的基础上，研究了桩周地基土再固结沉降的变化规律；从桩土相互作用的原理出发，研究了在桩周地基土再固结沉降的作用下，工程桩基沉降的计算方法。研究表明：由于桩周地基土的再固结沉降作用，工程桩基产生较大的沉降量，其值远大于垂直荷载作用下的桩基沉降；由于桩周地基土的再固结，桩基沉降随着时间的推移而增长。     

大直径钢管桩非连续打桩过程中拒锤原因的分析研究

 在大直径超长钢管桩施工过程中,往往会因为接桩或施工调配等原因出现停锤,实际工程中,由于各种原因造成停锤后桩体无法继续顺利打入的情况屡屡发生,因此对这一问题的解决就成为决定打桩工程是否成功的关键。采用有限元动力分析方法对连续打桩过程中砂土中的孔压和有效应力的变化进行研究,对停锤所造成的后续打桩困难的机制进行探讨。同时利用工程实测数据对有限元分析得到的结论进行进一步讨论和验证。动力有限元分析的结果显示,连续打桩会造成桩周土残余孔压的明显累积;如果出现停锤,砂土中超静孔隙水压力消散速度很快,导致桩端1～2倍桩径范围内的有效应力的显著变化,造成桩端阻力的明显提高,而打桩对桩侧摩阻力的影响主要集中在振源附近区域。工程实测数据证实,停锤3个月后,砂土中的土阻力增长明显,尤其是桩端处的砂土层。而处于黏土层中间的薄砂层固结程度明显降低。在进行打桩预测时,对于停锤造成的侧摩阻力的提高应该考虑打桩的影响范围和固结时间,对于桩端阻力的提高应该考虑复打过程的影响。     

打桩施工对周围土性及孔隙水压力的影响

假定土体为均质、各向同性的弹塑性介质，运用无限介质中圆柱形小孔和球形小孔扩张理论分别模拟饱和粘性土中打入桩的沉桩过程，求出沉桩过程中桩周土体的应力分布，分析沉桩引起桩周土体土性的变化及其对土体应力的影响。运用水力压裂理论推导出沉桩产生的超孔隙水压力在沉桩后瞬时沿桩身径向和竖向的分布。经与工程实测值作分析比较，发现理论预测值与实测数据吻合较好。     

群桩沉桩引起的超孔隙水压力的室内模型及试验分析

基于群桩模型试验,分别对单桩和群桩沉桩时引起的超孔隙水压力的变化情况进行量测,并对超孔压的分布、消散和施工顺序的影响给予分析。试验结果表明:随着沉入土体内桩数的增加,超孔隙水压力不断积累,但累积到一定程度后增幅变缓。沉桩顺序对超孔隙水压力有影响。在水平方向,随着测点至桩轴距离的加大而呈非线性减小,超孔压的影响范围约在5倍桩径内;在桩群范围内,超孔隙水压力沿深度是不断增加的,且外侧增加幅度大于桩群区域。超孔压的消散与土体的渗透性有关,消散要经过一个缓慢的过程,群桩施工时要注意采取能使孔隙水快速排出的措施,以减小沉桩挤土效应。     

桩竖向振动引起的饱和土体孔压积累效应分析

 采用一种非耦合分析方法模拟桩竖向振动过程中桩周产生孔压积累现象。首先基于比奥饱和多孔介质理论,考虑桩土间的非完全黏结条件,得到饱和土中弹性支承桩竖向耦合振动稳态孔压振动的解析解,通过卷积方法和数值积分逆变换得到任意次正弦激励作用下的瞬时孔压振荡半解析解。然后利用土动三轴试验得到饱和粉质黏土的残余孔压积累经验公式,以桩侧土剪应变和振次为参数建立桩周残余应变和瞬时孔压时域响应之间的联系,实现桩竖向振动作用下桩周土中孔压积累的模拟。数值计算结果表明,桩土非完全黏结条件下稳态孔压分布和桩周孔压积累均小于完全黏结情况,且受桩土接触刚度和桩底支承刚度的影响显著,此外桩周稳态孔压分布与渗透系数密切相关。     

Ko固结饱和土沉桩引起的超静孔隙水压力

根据饱和粘土中沉桩特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,将扩张后周围土体分为塑性区和弹性区,由柱孔扩张基本平衡方程和边界条件,采用能够考虑天然状态土体实际固结性状的K_o固结土体本构模型的屈服面方程为屈服准则,以对数应变考虑桩周土体发生的大变形,结合Henkel孔压公式,推导出沉桩后桩周超静孔隙水压力的理论表达式。通过算例分析了土体剪切模量、临界状态应力比、超固结比和静止侧压力系数对超静孔隙水压力的影响。同时,与基于修正剑桥模型解答和工程实例进行对比分析,理论计算值和现场实测值吻合较好,表明理论结果的合理性与实用性。     

PHC桩对地基土孔压及侧向位移影响

以PHC桩加固某电厂地基的现场试验为依托,通过预先埋设的孔压计和测斜仪来观测桩体施工对孔隙水压力变化及侧向位移的影响。观测结果显示PHC桩施工不仅引起地基土超孔隙水压力的变化,而且产生很大的侧向位移。超孔隙水压力的大小随距桩体距离增大而减小,其消散速率与地基土性质和埋置深度有关。桩体施工引起的侧向位移量大小与距桩体距离有关,随着孔压消散,侧向位移在很大程度上得到恢复。     

黏性土中单桩贯入桩–土界面超孔压和土压测试现场试验

黏性土地基中静压桩沉桩过程桩–土界面受力变化是岩土工程中常见的问题。在东营某工地黏性土地基中进行了足尺静压桩的贯入试验,重点监测了桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力和土压力随入土深度的变化规律,并分析了桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力与上覆土体有效压力的关系,在同一入土深度桩–土界面土压力的变化特性,重点研究了影响桩–土界面有效土压力分布的原因。测试结果表明:沉桩引起的桩身不同h/L位置处桩–土界面超孔隙水压力与上覆土体有效压力比值最大是1.08,且该比值沿桩身向上逐渐减小;同一入土深度桩身不同h/L位置处桩–土界面土压力存在"侧压力退化"现象,且随着h/L的增加,该退化现象会越发明显,h/L=11/12位置处桩–土界面土压力仅约为10 kPa;除h/L=11/12位置处,桩身其它不同h/L位置处桩–土界面有效土压力是桩–土界面超孔隙水压力的1.88～2.20倍。研究成果对黏性土地基中静压桩施工和承载力确定具有一定的工程指导意义。     

饱和软土中沉桩引起的超孔隙水压力分析

结合天津某工程桩沉桩过程中的实测孔隙水压力分布资料,探讨了单桩桩周土体中产生的超孔隙水压力大小、分布规律及影响范围,得到桩周土中超孔隙水压力的分布随距离呈对数型衰减,影响范围约为13倍桩径。对实侧推导值和理论值进行了比较,分析结果表明:在靠近桩身处,理论值要大于实测推导值,但是随着深度的加大,两值逐渐接近。