基于有限差分法的下伏岩溶对桩基承载特性的影响

为探求下伏岩溶对桩基承载特性的影响规律,基于现场静载荷试验,采用FLAC3D有限差分软件对5种溶洞顶板厚度、5种顶板跨度、5种溶洞高度以及3类顶板围岩类别进行正交数值模拟试验。试验结果表明:其他条件一定时,桩基承载力与岩溶顶板厚度、顶板围岩强度成正比,与岩溶顶板跨度成反比,与溶洞高度无直接影响;溶洞等软弱下卧层对上方桩基的最大影响深度为3倍桩径,继续增大顶板厚度对桩基极限承载力的提高效果不大;溶洞尺寸与桩径相仿(L≤2D)时,对桩基承载力影响不大,溶洞尺寸继续增大则极限承载力有较明显下降;岩体强度在11.5 MPa以下时,承载力随岩体强度的增大有较大的提高,岩体强度达到11.5 MPa以后,继续增大岩体强度,其承载力增幅不明显。研究结果可进一步深化、完善现行的岩溶发育区桩基础的设计并指导施工,具有一定的理论意义及工程应用价值。     

RBF神经网络模型在砂土液化判别中的应用研究

以时松孝次收集的砂土液化数据为研究对象,选取黏粒含量ρ_c、相对密实度D_r、临界深度d_s、竖向有效应力σ′、地下水位d_w、地震震级M、最大地面水平加速度α_max和标准贯入次数SPT-N等8个砂土液化的主要影响因素作为RBF神经网络的输入参数,利用MATLAB7.0中的神经网络工具箱,对部分样本数据进行训练和测试。并利用建立的RBF神经网络模型分析了各因素对砂土液化的影响规律。结果表明：砂土液化判别指标随α_max的增加而增大,随SPT-N和d_w的增加而减小。研究成果表明,建立的RBF网络模型完全满足砂土液化判别的精度要求,能够精确模拟输入和输出之间复杂的非线性映射关系,具有较高的预测精度,具有重要的工程应用价值。     

桩基侧阻力快速确定方法讨论

桩土(岩)耦合机理是一个非常复杂的力学问题。通过将桩土(岩)复合体看作由不同刚度地质材料组成的层状体,由桩土(岩)界面变形协调条件(界面分离瞬间,土(岩)、桩变形相差n倍),基于连续介质理论建立了快速确定桩基侧阻力的模型。研究结果显示:①桩基侧阻力随土(岩)、桩弹性模量比值E_s/E_p增大而提高,且E_s/E_p越大,侧阻力变化越明显;②挤土效应越明显,侧阻力降低越明显;③采用快速确定桩基侧阻力模型对工程试桩试验数据进行验证,结果表明,利用该模型对类似场地桩基的侧阻力进行预测是可行的、有效的。     

超大直径空心独立复合桩的竖向承载力计算方法

超大直径空心独立复合桩是由空心桩、外围水泥搅拌桩和桩周注浆土体共同承载的新型桩基础。为确定该新型复合桩在安徽省江淮地区不同工况下的竖向极限承载力,引入等效弹性模量,提出了超大直径空心独立复合桩承载力计算方法;在此基础上,对比了数值计算和理论计算结果,提出能综合反映桩身尺寸影响的复合桩竖向极限承载力公式。研究结果表明:引入等效弹性模量这一概念将非均质的弹性模量等效为均质的弹性模量,将显著降低超大直径空心独立复合桩竖向极限承载力计算的复杂性,桩径和桩长对超大直径空心独立复合桩的竖向极限承载力产生较大影响;引入综合考虑桩径和桩长的影响因子D_L,使得改进的理论公式更加可靠。计算方法为今后类似工程的桩基承载力预估提供了理论参考。     

基于梯度优化法的单桩竖向承载力可靠性研究

采用可靠度理论对钻孔灌注桩竖向承载力进行研究,并建立桩基承载力极限状态方程,运用FORTRAN语言按梯度优化法编写计算可靠度指标程序。针对某灌注桩承载力进行可靠度计算,并对影响单桩竖向承载力的基本因素进行敏感性分析,探讨计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载对桩基可靠度的影响,结果表明:桩基穿越多层土时,桩侧土质越好,即极限摩阻力越大,对桩基承载力可靠性影响越明显,其极限摩阻力变异系数对可靠指标的影响也越显著;桩基可靠指标随着计算模式不确定系数、极限摩阻力、桩端极限阻力、桩顶荷载变异系数的增大而减小。     

基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桩基承载特性探讨

为了探究强盐沼泽区桥梁桩基的极限承载特性,采用桩基混凝土试件现场试验以及室内实验测得了桩基混凝土水养强度以及腐蚀强度,采用能谱仪(EDS)分析以及元素分析测得了桩基混凝土内部氯离子含量,采用室内电镜试验测得了桩基混凝土内部氯离子对流深度。将腐蚀性盐离子环境中的桩基混凝土试件划分为剥蚀区、腐蚀区和未蚀区,运用公式计算的方法得到现场暴露1 a桩基混凝土的腐蚀厚度与腐蚀后强度的关系。通过桩基混凝土强度与黏聚力c、内摩擦角φ之间的转换,建立了基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桥梁桩基弹塑性本构模型,对强盐沼泽区桩基极限承载特性进行分析。结果表明:随着蚀径比的增大,单桩横轴向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长增加对单桩横轴向极限承载力提升较小;随着蚀径比的增大,单桩竖向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长不变,相同腐蚀厚度变化范围内,大直径单桩竖向极限承载力降幅大于小直径单桩竖向极限承载力降幅。     

分层地基环境下海上风电大直径单桩基础水平承载特性分析

依托某海上风电项目,针对几种典型地层条件通过数值方法研究分层地基环境下单桩水平承载性能影响因素并进行参数敏感性分析。首先,在用钢量恒定情况下,桩径对单桩水平承载力影响最大,且这种影响随着桩径增大而显著增大;其次,随着埋深的增大,水平承载力先增大而后趋于稳定;再次,桩周浅层土体弹模对桩基承载力亦影响较大,且桩径越大,其影响越明显且不能通过增加埋深来抵消。与均质地层相比,水平承载力在上劣下优地层中下降最为明显,在上优下劣及中夹差土地层中降幅较小。实际工程中除增大桩径或桩长,亦可对单桩周边浅层土体进行加固以提高水平承载性能。     

冲刷作用下单桩水平承载特性试验研究及数值模拟

为了掌握冲刷前后桩基础水平承载性能的变化规律,通过自行设计加工的水平加载装置,进行了一系列不同冲刷深度下的桩基室内模型试验,获得在不同水平荷载作用下桩头水平位移以及沿桩身的应变,掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上,采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能,并依据模型试验结果修正数值模型相应参数,获得能考虑冲刷作用影响的单桩计算模型。用该计算模型对冲刷角、桩顶固定方式和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析,得出如下结论:当冲刷深度小于1.5倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较小;而当冲刷深度达到大于2倍桩径,小于8倍桩径时,水平极限承载力受冲刷影响较大,下降幅值达到80%;当冲刷深度继续增大,水平极限承载力下降趋于平缓;在一定的冲刷深度下,当冲刷范围变化时,桩基侧向承载力变化不明显;桩头固定有利于减小冲刷对桩基承载力的影响。     

水平竖直组合荷载作用下桩基承载特性的离心模型试验研究

通过几组离心模型试验及成果分析,研究桩基在水平荷载H、竖直荷载V组合荷载作用下的承载机理。研究结果表明:在相同位移条件下,桩基的水平承载力随着桩基施加下压荷载的增加而减小;在相同水平荷载作用下,桩头水平位移随着施加的下压荷载值增大而增大;桩基受到的下压荷载越大,桩头转角(桩身倾斜程度)越大;桩基在承受水平、竖直组合荷载作用时,二者是相互影响的,在设计过程中必须要注意水平荷载H和竖直荷载V的组合作用。     

非线性条件下加筋土边坡上限法的研究

大量的工程实践证明,岩土材料的屈服条件呈现非线性,且越是高地应力地区这种趋势越明显,但目前基于非线性的加筋土边坡稳定性分析的研究还较少。采用非线性摩尔-库伦屈服条件,以极限分析上限法为基础,研究边坡稳定性问题。引入新的强度参数c_t和φ_t,以对数螺旋线为破裂面对非加筋土和加筋土进行研究,推导了非加筋土坡稳定性系数N_s、安全系数F、非加筋土极限坡高H₁和加筋土坡极限坡高H₂的计算公式。在算例中采用MatLab程序进行计算,得出了较好的结果。总结了非线性参数m对抗剪强度指标参数c_t和φ_t的影响,即随着m值的增加,φ_t值逐渐减小,而c_t的值则先增大后减小;同时也得出了当其他条件不变时坡角β越大,边坡的极限坡高H越小的结果。     

岩溶地区CFG桩复合地基现场试验研究

CFG桩在地基处理中已得到越来越广泛的应用,针对岩溶地区某大型油炼厂地基处理的复杂性,基于标准贯入和重型动力触探试验结果,分析了CFG桩对桩间土的影响,以单桩和复合地基载荷试验验证了岩溶地区单桩及复合地基承载能力。此外,对CFG桩复合地基承载力进行了理论计算,并与现场试验进行对比分析。研究结果表明,CFG桩对桩间土没有明显的挤密效应;岩溶地区CFG桩复合地基承载力达到了设计要求。此外,利用试桩静载荷试验结果,并通过散点拟合,建立了承载力和桩长的经验计算公式。     

喀斯特地区新型异形灌注桩承载特性与影响因素试验研究

喀斯特地区灌注桩施工常常发生漏浆且造成成桩质量不佳与承载力不足的严重后果.根据喀斯特地区地基连通孔道分布广泛的特点,提出了一种新型灌注桩——布袋桩,并设计基岩模型进行布袋桩成桩试验,探讨布袋桩成桩可行性.在成桩可行的基础上进行8组静载模型试验,研究布袋桩的承载特性与影响因素.试验结果表明:布袋桩成桩质量良好,通过布袋桩...     

地下连续墙与止水帷幕共同作用下富水砂层深基坑变形性状

研究富水砂层地下连续墙深基坑变形特性对深基坑工程实践具有重要指导意义。以某车站地下连续墙深基坑工程为依托,通过数值模拟和现场实测方法研究降水渗流作用下富水砂层地下连续墙深基坑施工变形性状及其影响因素。研究结果表明:地下连续墙水平位移曲线分布随开挖深度加深由“斜线”形—“弓”形—倒“V”形演变,墙体最大水平位移U_x,max及其位置深度H_x,max与开挖深度h_e符合线性关系,最大水平位移约为(0.048%～0.082%)h_e,其深度位置约为(0.60～1.20)h_e;地表竖向位移曲线分布沿横向水平距离呈凹槽形,沉降槽随开挖深度增加而变宽、加深,沉降变形显著影响区为(1.0~1.5)h_e,距坑边(1/3~1/2)h_e处地表沉降最大;考虑地下连续墙与止水帷幕共同作用的富水砂层深基坑变形与实测结果更为吻合,且帷幕隔水和挡土作用对基坑变形影响显著;地下水位上升、砂层厚度加深均引起墙体水平位移和地表竖向位移增大,当风化砂岩层渗透系数较大时,渗透系数增加对坑外地表竖向位移的影响较墙体水平位移显著,合理的止水帷幕深度及间距参数有利于控制基坑变形和保持稳定性。     

格栅状搅拌桩复合地基静载试验研究

为科学、合理地在砂土地基中进行高置换率栅状搅拌桩复合地基的设计和施工,在湖北汉江流域兴隆水利枢纽工程中,开展了格栅状搅拌桩复合地基静载荷试验研究。试验结果表明① 可将P-ΔS/ΔP试验曲线归纳为3个阶段,即桩侧阻力发挥的直线段、桩端阻力逐步发挥的调整变化段与桩端阻力完全发挥的破坏段;②采用P-ΔS/ΔP曲线比P-S曲线更能反映桩基刚度变化及其工作形状与荷载传递规律;③高置换率的口型砂基搅拌桩外侧摩阻力可全长发挥,其极限承载力主要受桩底砂性土密实状态下剪松破坏后的残余强度控制,属于典型的摩擦端承桩。     

越南海防热电厂二期工程超长大直径灌注桩荷载传递机理试验研究

越南海防热电厂二期工程位于海防市（Hai Phong）水源镇（Thuy nguyen）,装机容量为2×300 MW。场地为Gia河边的低地,属于喀斯特地貌区,岩溶比较发育,上部存在较厚的淤泥质土层,土质较差,不能满足厂区上部结构对地基的要求,因此厂区主要建筑物的地基处理采用钻孔灌注桩。对该工程区桩基进行了检测试验,依据桩基试验实测数据,分析了桩身轴力的荷载传递机理以及桩的荷载-沉降特性。结果表明：该工程区的单桩极限承载力可取为7 000 kN;桩身轴力的传递特性受多种因素影响,桩顶荷载主要通过桩侧摩阻力逐渐向下传递,具有明显的摩擦桩特点,桩侧摩阻力所占比重较大,而桩端阻力所占比重较小;桩底沉渣厚度显著影响桩顶沉降量与极限承载力。     

嵌岩扩底短桩抗拔承载性能现场试验研究及数值模拟

为研究嵌岩扩底短桩的抗拔承载性能,在现场完成了4根扩底短桩的抗拔静载试验,详细地分析了单桩Q-s曲线,并将现行规范计算的极限抗拔承载力与现场试验结果相比较。在通过PLAXIS 3D软件验证数值模拟结果与现场试验结果吻合的基础上,进一步深入探讨了水平荷载对扩底短桩抗拔承载特性的影响。结果表明:扩底短桩的Q-s曲线呈陡变型,极限状态桩顶上拔位移与桩径之比的平均值为1.94%;现行规范计算结果过于保守,公路规范相比其它规范计算结果与试验结果较为接近;当水平荷载与上拔荷载的比值η分别为10%,20%,30%时,极限抗拔承载力呈线性减小,相比η=0时分别减小8.3%,16.7%,25.0%。研究结果对优化桩基设计有重要的理论意义和工程应用价值。