浸水条件下膨胀性红层砂岩地基扩底桩抗拔承载特性

红层砂岩在我国中西部地区分布广泛,浸水条件下其力学特性变化大,因而合理确定红层砂岩地基中抗拔桩承载力是工程设计关注的问题。通过引入温度场比拟湿度场的三维弹塑性有限元数值分析方法,开展了浸水条件下扩底抗拔桩基础承载特性模拟,研究了不同桩长扩底桩浸水前后承载力变化以及塑性区分布特征。模拟结果表明: 浸水将导致红层砂岩扩底桩的抗拔极限承载力降低,浸水前后桩基抗拔极限承载力均随桩长增加而增加,但浸水后承载力随桩长的增加值有一定减小。抗拔极限状态下,桩周土体塑性区分布在空间上呈楔形体加四棱柱体的组合形式,浸水将导致塑性区缩小,但随着桩长增加,塑性区面积有一定扩大。     

浸水条件下膨胀性红层砂岩地基扩底桩抗拔承载特性

红层砂岩在我国中西部地区分布广泛,浸水条件下其力学特性变化大,因而合理确定红层砂岩地基中抗拔桩承载力是工程设计关注的问题。通过引入温度场比拟湿度场的三维弹塑性有限元数值分析方法,开展了浸水条件下扩底抗拔桩基础承载特性模拟,研究了不同桩长扩底桩浸水前后承载力变化以及塑性区分布特征。模拟结果表明:浸水将导致红层砂岩扩底桩的抗拔极限承载力降低,浸水前后桩基抗拔极限承载力均随桩长增加而增加,但浸水后承载力随桩长的增加值有一定减小。抗拔极限状态下,桩周土体塑性区分布在空间上呈楔形体加四棱柱体的组合形式,浸水将导致塑性区缩小,但随着桩长增加,塑性区面积有一定扩大。     

膨胀土地基输电线杆塔基础承载力特性数值模拟

基于河南南阳膨胀土不同饱和度条件下的三轴试验结果,通过三维弹塑性有限元数值模拟,研究了大板和台阶两种典型的杆塔基础抗压和抗拔承载特性及随着土体饱和的变化规律。结果表明,随着膨胀土饱和度的增加,基础的极限抗压和抗拔承载力均明显降低,且降低速率逐渐减小。此外,在相同埋深条件下,大板基础的极限抗拔承载力要明显高于台阶基础。在不考虑膨胀土膨胀效应时,饱和度增加对两种基础抗压承载力的影响程度要明显高于对其抗拔承载力的影响程度。     

沙漠风积沙地基扩展基础抗拔现场试验研究

通过在新疆、宁夏和内蒙古典型沙漠地区完成的现浇混凝土和装配式2种扩展基础在上拔、上拔与水平力组合工况下的25个现场试验,获得了风积沙扩展基础抗拔荷载-位移曲线,并确定了各试验基础的抗拔极限承载力。按照"土重法"计算原理,得到了反映沙漠风积沙地基抗拔承载性能的极限"上拔角"。经统计分析,得到沙漠风积沙极限"上拔角"标准值为16.8°,该值考虑了沙漠风积沙的区域特征、基础型式与尺寸、荷载工况等因素,可为沙漠地区输电线路杆塔基础的工程设计提供依据。     

膨胀土地基浸水与不浸水状态抗拔特性研究

在现场模型试验和原型试验的基础上，对膨胀土地基的基础在浸水及不浸水两种状态下的抗拔机理进行了研究，根据双变量非饱和土强度公式，推导出了土体抗剪强度指标及吸力强度与含水量的关系公式。从而阐明了膨胀土在浸水状态下的抗拔承载力的降低机理，同时根据原型试验结果，研究了负孔隙水压力对抗拔承载力的影响，确定了其值的大小，同时指出，负孔隙水压力对于基础抗拔是一个有利因素。但却很不可靠。     

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。     

膨胀土地基抗拔试验研究

膨胀土一般都具有较高的地基承载力，因此在膨胀土地基上进行高压线塔的设计时，地基的抗拔力便成了主要的控制标准．我国膨胀土中的基础上拔和浸水上拔设计在规范中还未有具体的规定，公开发表的文献资料也较少，在设计时缺乏必要的经验和数据．设计中的邯—石５００kV输电线路穿越河北省邯郸市西北２０km的膨胀土地区，为了工程铁塔基础设计的需要，进行了膨胀土地基承载力综合研究，揭示了基础的抗拔机理、抗拔应力状态及破坏形态．１工程概况试验地带位于邯郸市西北部丘陵向平原过渡的地带，从钻孔揭露及野外观察情况来看，膨胀土有厚…     

套筒强夯长短桩复合地基承载特性研究

【目的】随着大型海洋工程项目不断发展,对水下软土地基处理提出了新的挑战,水下挤密砂桩和水下水泥搅拌桩复合地基等传统方法具有定位难、制桩难、桩体质量差等问题,始终制约着其在海洋工程中的应用和发展。【方法】借鉴陆上孔内深层强夯施工方法,因地制宜地提出水下套筒强夯复合地基成桩技术,该技术使用套筒阻隔海水进入桩孔,具有定位准、加固深和强度高等优点,通过模型试验的方法对该技术进行研究。【结果】结果表明,在强夯碎石桩与传统碎石桩相结合的工况下,地基极限承载力提高50%以上,等长度群桩复合地基极限承载力比长短桩复合地基提升18%;在全部采用强夯碎石桩的工况下,地基极限承载力提高170%以上,等长度群桩复合地基极限承载力比长短桩复合地基提升3.7%。【结论】全部采用强夯碎石桩的复合地基比强夯碎石桩与传统碎石桩组合而成的复合地基承载力提高更多,在提高承载力方面,采用套筒强夯长短桩复合地基更加经济有效。     

掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理和影响因素研究

针对掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理不明确的问题,基于现场试验工况,利用Plaxis3D有限元软件建立复合型基础抗拔承载模型,研究其上拔承载机理。在此基础上,研究了土体弹性模量、岩体弹性模量、土体黏聚力对复合型基础各部分的承载影响,分析了掏挖基础和岩石群锚基础的承载力发挥情况、上拔变形、塑性区开展,并给出了复合型基础的改进方案。结果表明:上拔变形刚度较大的岩锚基础对复合型基础的承载极限状态起控制作用;掏挖基础和岩石锚杆基础的上拔变形协调性是影响复合型基础承载力发挥的关键;适当增加掏挖基础嵌入岩石的深度可有效提高复合型基础的抗拔承载力。     

水泥加固风积沙地基杆塔基础抗拔性能模型试验

针对新疆沙漠地区风积沙地基含水率低、承载力低、抗风蚀性差等特点,向风积沙中掺入不同含量的水泥,制作成不同配比的水泥加固风积沙地基,开展了水泥固化风积沙地基杆塔基础模型的抗拔承载特性室内试验。试验结果表明：水泥加固后的风积沙地基荷载-位移曲线特征可分为“陡降型”“缓变型”两种类型;与纯风积沙地基不同的是,水泥固化风积沙地基的破坏机制以张拉破坏为主;水泥固化后,风积沙地基基础体系的抗拔承载力提高明显。针对2%含水率的风积沙试样,当水泥含量为6%时,其构成的地基基础体系抗拔承载能力提高最为明显。研究结果可为输电线路工程中风积沙地基塔位的固化及基础优化设计提供理论依据。     

黄土地基中微型抗压与抗拔桩对比试验研究

微型抗拔桩是西北黄土地区光伏电站的一种典型锚固基础,为研究微型桩在抗压与抗拔条件下位移与受力性状的异同,在黄土地基进行了不同尺寸的抗压桩与抗拔桩的单桩竖向静载试验。试验结果表明:相同荷载作用下,抗拔桩的桩顶位移和位移增长速率均大于抗压桩,考虑桩顶上拔量得出的极限承载力低于按规范进行试验得出的结果,因此,在确定抗拔桩的极限承载力时应考虑桩顶上拔量;两种试桩桩身轴力随埋深分布曲线相似,即存在一个向下传递的过程;抗拔桩桩身中上部侧阻达到极限后会随着荷载的增加出现减小的趋势;抗拔桩桩端侧阻存在弱化现象,抗压桩桩端侧阻则存在强化现象。研究结果对黄土地区光伏电站微型抗拔桩锚固基础的设计与施工具有重要的参考意义。     

不同加载位置及角度下裙式吸力基础抗拔特性

裙式吸力基础作为海洋平台的基础可以有效地提高基础承载力和减小其侧移量。基于数值模拟研究了6个荷载作用位置以及6种荷载作用角度影响下,分层土中裙式吸力基础的倾斜抗拔承载特性及土体变形规律。结果表明：裙式吸力基础的倾斜抗拔承载力随荷载作用点深度的增加呈现先增大后减小;不同荷载作用角度下,最大倾斜抗拔承载力时的荷载作用点位于基础顶面以下0.50~0.57倍基础埋深处;在不同荷载作用点处吸力基础的倾斜抗拔承载力与荷载作用角度均呈反比的规律;随着荷载作用角度的增大,极限状态下,基础周围土体滑动面与水平方向夹角也逐渐增大。     

粗颗粒盐渍土地区掏挖基础抗拔承载力特性及数值模拟研究

根据哈密南—郑州±800 k V特高压直流输电线路的工程条件,对粗颗粒盐渍土地区掏挖基础抗拔承载性能进行数值模拟分析,研究了盐渍土层厚度、盐渍土层状态、基础深径比及水平荷载与上拔荷载比值对抗拔承载力的影响规律。结果表明:掏挖基础抗拔承载力在盐渍土层盐分结晶时随盐渍土层厚度增大而增大,盐分溶蚀时随盐渍土层厚度增大而减小。抗拔承载力随深径比增大持续增大,临界深径比约为4.5;随着深径比增大,盐渍土层状态对基础抗拔承载力的影响逐渐减弱;超过临界深径比后,结晶状态抗拔承载力与融化状态趋于一致。盐渍土层盐分结晶状态下的水平荷载影响系数高于溶蚀状态。     

一次爆扩成孔基础施工技术

爆扩成孔桩基础是在就地浇注所形成的孔底爆扩,造成扩大头来增加承载力。具有灌注桩基础天然地基上独立基础的特点和作用,可承受中心、偏心、抗压、抗拔、推力等荷载。鸡东县自1965年以来曾在桥和渡槽的基础上采用,经过多年的运用、考验和冻害调查证眀,爆扩桩基础没有发生冻害现象是在季节性,冻土区抗冻拔效果好,施工简单,是切实可行的基础形式之一。     

松砂中倾斜锚板上拔承载特性模型试验研究

以福建标准砂为填料,对松砂中倾斜锚板的上拔承载特性进行了试验研究,采用数字图像相关技术分析了上拔时锚周土体的变形特性,重点探讨了锚板倾斜角度(倾角)和埋深比的影响。试验结果表明：对同一倾角,锚板上拔力峰值和所对应的位移水平均随着埋深比的增加而逐渐增大;对同一埋深比,随着锚板倾角的增加,上拔曲线发展形态基本一致,但埋深比的变化会对曲线形态产生影响。在较大埋深比条件下,锚板倾角对上拔承载力的影响具有区间效应,即当倾角约为10°时,上拔极限承载力最小,数字图像分析表明,此现象与不同倾角锚板上拔时竖向和侧向土体抗力的不同发挥机制密切相关。     

按抗剪强度指标计算复合地基极限承载力的近似解

在竖向荷载作用下,假定地基滑动面为Prantle滑动面.利用极限平衡分析方法,导出了按增强体和基体的抗剪强度指标计算条形基础复合地基极限承载力的近似公式.在此基础上对分层地基、矩形基础和圆形基础复合地基极限承载力的计算方法进行了讨论.计算结果表明:按抗剪强度指标确定复合地基极限承载力方法与规范法所得结果基本一致,验证了该方法的适用性.该方法沿袭了天然地基极限承载力的计算方法,其计算参数容易获得,较之规范法便于工程师应用.     

单向及多向浸水条件下泥岩膨胀变形试验研究

泥岩浸水膨胀变形将导致构筑物地基上拱病害,为研究浸水方式对膨胀土膨胀变形的影响,以兰新铁路第二双线一处典型膨胀泥岩为研究对象,通过单向浸水(包括上部和底部渗透)和三向浸水方式进行了重塑泥岩膨胀变形试验。试验结果表明:不同浸水方式下土体达到膨胀稳定的时间不同,三面浸水方式较单向浸水方式下所需时间短。试验初期单向底部浸水膨胀变形速率较顶部浸水时小,三向浸水膨胀变形速率随注水孔增多而增大。通过试验数据进一步分析发现,三面浸水方式下膨胀变形量与浸水过程吸水量呈良好幂指数关系,单向浸水两者呈良好对数关系,土体浸水方式对膨胀量计算模式有重要影响。通过对比不同浸水方式下膨胀速率及膨胀变形量变化规律,为膨胀土地基设计和预警提供理论支撑。     

考虑冲刷和材料劣化耦合作用的钢筋混凝土桥梁桩基承载性能研究

桥梁桩基是桥梁承担荷载的重要组成部分，【目的】为研究钢筋混凝土桥梁在劣化和冲刷共同作用下的力学性能变化，【方法】结合工程实例，建立桥梁桩基模型。运用有限元软件模拟钢筋锈蚀，用Mander模型实现混凝土损伤本构模型随服役时间的变化情况，通过桩周土体钝化实现水流的冲刷作用。根据桥梁服役时间、钢筋混凝土劣化程度和冲刷深度的不同，分别模拟桥梁桩基在此基础上的承载性能变化。【结果】结果显示：桩基在竖向荷载作用下的位移随冲刷深度以及劣化程度的增大而增大；未考虑钢筋混凝土劣化时，极限承载力随着冲刷深度的增大呈减小的趋势，在服役初期，承载力受冲刷影响较大，下降的速度较快，到服役后期，冲刷深度逐渐稳定，承载力受冲刷影响逐渐变小，下降速度趋于平缓；考虑钢筋混凝土劣化时，钢筋锈蚀对冲刷后桩基承载力的影响不大，但核心混凝土劣化对桩基极限承载力有较大的影响。【结论】结果表明：钢筋混凝土桥梁在水流冲刷和材料劣化的共同作用下，桩基承载力较服役前下降较多，影响桥梁正常使用，甚至引发安全事故，因此对于冲刷劣化后桩基的加固工作应引起足够的重视。     

振冲系泊桩基础成桩试验研究

目前海上风电以单桩或群桩基础为主,基础依靠深插桩体满足风机结构竖向抗拔承载力要求,随着大功率海上风电机组的投产与安装,如何提高桩基础抗拔承载能力成为制约海上风电大规模发展的瓶颈。本文以改进的振冲器为施工器械,结合预应力锚杆关键技术,综合振冲加固与高压旋喷桩的施工工艺形成了振冲系泊桩成套施工技术,提出了振冲系泊桩新型桩基础;开展了现场成桩试验和现场载荷试验,结果显示:运用该成套技术形成的振冲系泊桩桩身完整性良好且具有较强的抗拔性能;进行了有限元模拟仿真,分析了振冲系泊桩承载机理和破坏模式,通过仿真计算知3.5 m桩长的振冲系泊桩在一般黏土地基中的单桩极限抗拔承载力可达450 kN,是相同桩长的圆柱桩的7.5倍。     

酸碱环境下泥岩土石混合体剪切特性研究

【目的】我国中西部地层中泥岩土石混合体分布较为常见,其抗剪强度特性决定着泥岩地基工程及边坡的安全性和稳定性。泥岩土石混合体的抗剪强度特性易受外界酸碱环境的影响,为探究酸碱浓度对泥岩土石混合体抗剪强度特性的影响,【方法】将试样分别置于不同浓度的HCl和NaOH溶液浸泡2 h后,分别在100 kPa、200 kPa、300 kPa围压下开展室内三轴剪切试验,利用扫描电镜观察分析其内部结构特征变化规律。【结果】结果显示：泥岩土石混合体三轴应力-应变曲线与单纯泥岩和土体有明显的区别;随着酸碱浓度的增加,泥岩土石混合体峰值抗剪强度和残余强度均减小,黏聚力呈线性降低趋势,内摩擦角无明显变化;酸性环境下试样峰值抗剪强度、残余强度和黏聚力降幅大于碱性环境。【结论】结果表明：泥岩块石构成新的骨架系统;酸性环境较碱性环境对泥岩土石混合体的抗剪强度劣化效应更显著。研究成果可为泥岩土石混合体地基及边坡的稳定性分析及防灾工程提供参考。