静压桩挤土效应分析

以无锡洛龙湾一号一期工程为背景,对静压桩施工引起的挤土效应进行有限元分析,得出了土体挤压的一般性规律,在此基础上改变静压桩参数,分析了桩截面、桩靴的变化对桩周土体不同位置、不同深度处位移、应力的影响,以期为静压桩设计与施工提供依据。     

静压桩挤土效应数值模拟分析

静压桩由于是预制桩,桩身质量可靠,价格相对较低,同时又具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等优点而得到了广泛的应用,但静压桩属于排土置换桩,在沉桩贯入过程中产生的挤土效应对周边环境造成了不利影响。本文根据静压桩的实际情况,采用位移贯入法和Mohr-Coulomb屈服准则,考虑了土体的剪胀性质、土体的大变形、桩土界面摩擦系数、土体初始应力场影响的情况下,建立了符合工程实际的二维轴对称有限元模型,详细地模拟了静压单桩施工过程,得出了静压桩在沉桩过程中的位移场和沉桩完成时的位移场和应力场。     

桩-土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩-土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩-土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩-土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩-土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

静压桩挤土效应及防治措施

介绍了静压桩的沉桩机理,分析了静压桩的挤土效应及其对周围环境产生的影响,并针对静压桩施工中的挤土问题探讨了其防治措施,以减少或消除静压桩对周围环境的不利影响。     

利用园孔扩张理论分析静压桩挤土效应

本文将静压桩的压桩过程模拟为园孔扩张课题,根据土塑性力学园孔扩张理论分析提出了压桩时塑性区影响范围和扩张压力的估算公式,并相应分析提出了压桩时土体水平和竖向位移估算公式。     

浸水对黄土中静压桩挤土效应影响的试验研究

湿陷性黄土地区中静压桩的挤土效应尚不明确。利用应力路径三轴仪进行应变保持试验,模拟沉桩及随后的桩周土体的应力状态和物理性质的改变,特别是浸水后的挤土效应的变化。试验结果表明:沉桩后挤土应力不断衰减,浸水造成进一步衰减,最后的稳定值与围压相关;桩周土体在挤土应力作用下不断固结,直至稳定,浸水后体变有显著增大。     

静压桩挤土效应近期研究述评

介绍了现场实测、室内试验研究、理论分析和有限元数值模拟三种静压桩挤土效应的研究方法,并对静压桩挤土效应的进一步研究提出了一些建议,以减少静压桩施工过程中所产生的挤土效应对周围工程环境造成的影响。     

静压桩挤土效应研究综述

文章概述了静压桩挤土效应的研究发展过程，对静压桩沉桩分析的圆孔扩张理论、应变路径法、有限元分析和滑移线理论等四种方法逐一进行评述，同时总结了前人所采用的模型槽试验研究方法以及在工程实践中所取得的经验与教训。并提出该课题今后的发展方向。     

桩–土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩–土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩–土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩–土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩–土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

静压桩挤土效应研究与实践

在饱和软粘土中静力压桩会产生严重的挤土效应,它对桩周土体、周围建筑物和其他工程环境将产生严重的不良影响。简要分析软粘土地基中静压桩挤土效应产生机理的基础上,结合实际工程分析了施工中静压桩对建筑场地周围环境的严重不良影响和采取的防护措施。     

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。     

预钻孔措施对静压桩挤土效应的影响分析

桩位处预钻孔是工程中减弱沉桩挤土效应的有效措施之一。根据Drucker-Prager破坏准则及有限变形理论,建立了桩–土相互作用及连续贯入的有限元模型,利用得到的模型模拟了预钻孔措施下沉桩产生的挤土位移场,并和现场实测进行了对比。结果表明,预钻孔的孔径与孔深是影响静压桩挤土效应的重要因素,二者的结合会更有效地减少挤土效应的广度和深度。在同样孔深情况下,随着孔径的增大,所产生的挤土位移相应减小;相同孔径情况下,孔越深产生的挤土效应就越小。     

基于变分原理的静压沉桩挤土效应理论解答研究

静压法施工工艺近年来得到广泛使用。但静压桩是一种挤土桩,挤土作用将对桩基础本身和周围环境产生一系列影响,引发很多工程问题。通过综合考虑桩长有限、地面自由、终孔孔壁形状、孔壁位移边界条件以及土体材料非线性,应用变分原理推导沉桩挤土位移、应变和应力场解答,并应用经典土压力理论、小孔扩张理论和Ansys计算结果对理论推导结果进行验证。研究结果对静压桩的施工、相应防护措施的选择和设计有较大的指导作用。     

考虑施工顺序及遮栏效应的静压群桩挤土位移场研究

基于应变路径法及源汇法理论,建立了已存在桩情况下单桩挤土位移场。在此基础上,结合拉格朗日插值函数推导出了考虑施工顺序及遮栏效应的群桩挤土位移场的解析解。该解较各桩的简单叠加更符合工程实际情况,而且能够简化为不考虑施工顺序的静压群桩挤土位移场的解答。利用得到的解析解对群桩产生的挤土位移场进行了分析,结果表明:与忽略施工顺序及遮栏效应的群桩挤土位移场相比,考虑施工顺序及遮栏效应的迎桩面挤土位移较大,而背桩面的挤土位移较小。     

无反力条件下锚杆静压桩的设计与施工

锚杆静压桩是一项成熟的基础加固托换技术,在狭小空间内更显其长,但它往往受到基础反力的局限,若没有被加固基础提供反力,就无法进行压桩施工。本文结合广东某综合性大学二级学院学生宿舍楼不均匀沉降加固实例,对锚杆静压桩的工作原理及沉桩机理进行了分析,探讨了锚杆静压桩设计参数的计算和取值原则,详细介绍了无反力条件下锚杆静压桩的设计与施工技术。沉降观测结果表明,加固方案对控制基础不均匀沉降起到了良好作用,为类似工程问题提供了参考经验。     

静压桩挤土对既有隧道的影响及施工措施研究

通过在桩与接触土体之间设置法向和切向的接触单元,建立静压沉桩全过程的三维差分数值分析模型。研究沉桩挤土引起既有隧道产生位移和附加内力的规律,随着隧道与桩距离的增加,隧道结构位移和内力呈指数衰减。以静压桩挤土效应引起的附加弯矩和隧道原弯矩的比值为指标,量化表示沉桩挤土对既有隧道的危害程度。提出在桩与既有隧道之间设置隔墙以减小静压沉桩施工对既有隧道的危害的具体施工措施。给出隔墙施工参数与附加弯矩和隧道原弯矩的比值的关系图。     

排水刚性桩沉桩挤土效应的现场试验研究

排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型。基于江阴一中新建教学楼桩基工程,开展了排水刚性桩与不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,实时动态监测排水桩与普通桩桩周土体中不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力及孔隙水压力的变化情况,研究排水刚性桩的沉桩挤土效应。试验结果表明：排水桩能够减小沉桩过程中桩周土体因桩身挤土而发生的侧向水平位移,在距桩心3倍桩径处,排水桩桩周土体的最大水平位移为普通桩的1/6,在距桩心6倍桩径处,排水桩为普通桩的2/5;排水桩能够大幅降低桩周土体因沉桩挤土而产生的超孔隙水压力,深度15m,距离桩中心2倍桩径处,排水桩的超孔压峰值仅为普通桩的1/4;排水桩能够减少沉桩过程中桩周土体的挤土压力,降低沉桩挤土对桩周原有土压力的影响,在深度15m距桩心2倍桩径处,排水桩的土压力变化的峰值仅为普通桩的1/4。现场试验数据为排水刚性桩的工程应用提供了设计参考依据。     

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。     

Experimental investigation on resistance and response of jacked model piles in sand

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键，而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一，且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此，通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩，研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关，沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小，但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%；桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力，其主要与沉桩对土体挤密作用有关，且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用；桩周侧压应力存在显著的“退化”现象，并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外，基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式，并结合朗肯被动土压力理论，提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式，可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。     

砂土地基中静压桩沉桩及其承载特性室内试验研究

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键,而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一,且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此,通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关,沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小,但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%;桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力,其主要与沉桩对土体挤密作用有关,且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用;桩周侧压应力存在显著的“退化”现象,并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外,基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式,并结合朗肯被动土压力理论,提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式,可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。