饱和软土地基中沉桩引起的超孔隙水压力的影响

饱和软土地基中桩基设计与沉桩引起的超孔隙水压力大小及其消散有密切关系。通过对挤土桩沉桩过程的理论研究和资料分析,探讨了沉桩时单桩与群桩周围土中产生的超孔隙水压力的大小、分布及影响范围。并对实测资料进行了对比和概述。     

考虑应变软化的单桩桩周土固结解

基于一维固结理论,假定桩壁为不透水边界,引入了考虑应变软化和桩径大小影响的超静孔隙水压力的解析解作为初始条件,并考虑了弹性区超静孔隙水压力对桩周土固结的影响,采用数学物理方法推导出桩周土的固结解。理论计算值和现场孔压监测成果吻合较好,表明该解析解对预测沉桩后桩周土中孔压消散过程具有一定实用价值。     

超静孔隙水压力影响的海上风机桩基承载力高应变检测方法研究

海上风机大多采用桩基,单桩承载力是评价桩基设计和施工质量的重要参数。高应变法是目前常用的单桩承载力检测方法,为获取桩基承载力最终值,通常需在沉桩后达到休止时间方可进行复打测试。受施工条件和成本的限制,海上风机桩基进行复打测试难度较大,一般条件下无法完成。本文通过计算沉桩时的超静孔隙水压力,结合沉桩时桩基承载力的高应变检测值,分析超静孔隙水压力完全消散后的桩基承载力,并通过现场试验验证了该法的合理性,且在实际工程中得到了应用,可为类似工程的桩基设计及检测提供参考。     

粉质黏土中静力沉桩过程产生的孔压试验研究

静压管桩在实际工程中有着广泛应用,桩-土界面超孔隙水压力对静压桩的工作性能有着巨大影响。目前的研究多集中于桩周土中超孔隙水压力的分布,缺少对桩-土界面处应力的真实情况的研究。通过在桩身开孔、嵌入硅压阻式孔隙水压力传感器的方法,在黏性土体中开展了2组模型桩的室内静力压桩试验,对桩-土界面的孔隙水压力、超孔隙水压力的变化规律进行了研究。试验结果表明:利用硅压阻式传感器首次成功监测了沉桩过程中桩-土界面产生的孔隙水压力;2根试桩在沉桩过程中产生的桩-土界面孔隙水压力、超孔隙水压力均随着沉桩深度的增加而增大;同时2根试桩沉桩过程中产生的超孔隙水压力均较大,最大可达4.21 kPa,约为上覆有效土重的75%,在实际工程中需对沉桩过程中产生的较大超孔隙水压力加以重视;同一深度处的超孔隙水压力存在消散现象,随着深度的增加,消散程度逐渐减小;在实际工程中,需采取有效措施,防止超孔隙水压力过大。试验结果可为静压桩施工和桩-土界面理论研究提供参考。     

考虑超静孔隙水压力影响的海上风机桩基承载力高应变检测方法研究

海上风机大多采用桩基,单桩承载力是评价桩基设计和施工质量的重要参数。高应变法是目前常用的单桩承载力检测方法,为获取桩基承载力最终值,通常需在沉桩后达到休止时间方可进行复打测试。受施工条件和成本的限制,海上风机桩基进行复打测试难度较大,一般条件下无法完成。本文通过计算沉桩时的超静孔隙水压力,结合沉桩时桩基承载力的高应变检测值,分析超静孔隙水压力完全消散后的桩基承载力,并通过现场试验验证了该法的合理性,且在实际工程中得到了应用,可为类似工程的桩基设计及检测提供参考。     

小浪底大坝心墙中高孔隙水压力的研究

土石坝的施工会在大坝心墙和地基中产生超静孔隙水压力。对于高土石坝，施工期心墙防渗体内产生的超静孔隙水压力难以有效消散，因此坝体内部可能会出现较高的孔隙水压力，这对大坝的稳定性和安全性将产生重要影响。黄河小浪底大坝坝高154m，是目前国内已建最高的心墙土石坝。本文利用基于Biot理论和剑桥模型的有限元固结程序对该大坝进行了二维平面应变固结分析，计算施工期及坝体竣工后心墙内的孔隙水压力。计算发现，坝体竣工时心墙中将出现较高的孔隙水压力，最大值为1250kPa，是上覆盖土重的62．5％，长期的观测资料也发现心墙内的孔隙水压力比较高。对比实测数据和有限元计算结果，发现小浪底心墙中出现最大的孔隙水压力可达1400kPa，而且实测消散速度要远小于有限元预测结果。这一结果充分说明高土石坝中可能产生较高的孔隙水压力，对此应予以足够的重视。     

双向搅拌桩施工对桩周土体扰动分析

为探究双向搅拌桩施工时桩周超孔隙水压力和有效应力的分布和变化规律,依托江苏某高速公路软基处理工程,通过在不同位置布置传感器,测得单桩和群桩施工时桩周孔隙水压力和土压力的变化。结果表明:在施工过程中桩周土体孔隙水压力和土压力变化剧烈,靠近桩的位置产生了很高的超静孔隙水压力,孔压在桩周土的固结作用下消散规律表现为先快后慢;背离施工方向孔压累积值小于沿着施工方向的累积值,遮拦效应阻挡了约60%的超孔隙水压力,工程中可利用该现象减小施工对土体的扰动;单桩施工时桩周超孔压的分布与半径比的对数呈线性关系,分布规律与Vesic圆孔扩张理论解答的趋势相同,扰动影响范围约为20倍桩半径;施工过程中孔隙水压力小于土压力,桩体不会出现下沉和孔周土体液化等灾变,基于该原理可以通过改良设备和施工方法避免掉桩等灾变的发生。研究结果可为软土加固工程的施工安全提供参考。     

深圳软土地基管桩施工中挤土与土塞效应的数值模拟分析

挤土效应和土塞效应是软土地基基坑管桩施工中常见的问题,其对桩的承载力和桩周土体均有重大影响。以深圳市大空港新城区截流河综合治理工程为工程背景,选取典型施工断面,通过PFC软件建立数值模型,对闭口管桩和开口管桩沉桩过程中桩周土体的运动模式、位移变化、土体细观结构变化以及桩端阻力变化进行了计算分析。结果表明,闭口管桩沉桩过程中浅部土体隆起变位明显,中部土体以径向变形为主,在不同的贯入阶段,同一深度处桩周土体的主要位移模式随着与桩端部相对位置的改变而不断变化;开口管桩在沉桩深度为8m时,土塞高度达到最大,约为4m;闭口管桩和开口管桩桩体对土体的横向和纵向影响范围均随沉桩深度的增加而增大,开口管桩桩端最大阻力为1800kN,远小于桩端最大阻力为3900kN的闭口管桩。     

某工程堆石坝施工期砾石土心墙孔隙水压力与土压力分析

土石坝在施工过程中会在大坝心墙中产生超静孔隙水压力。坝体内部超静孔隙水压力的存在,导致心墙有效应力降低,从而影响心墙防渗结构的稳定性,在施工期产生的超静孔隙水压力幅度及消散对大坝的初蓄和运行安全有着重要的影响。结合某工程心墙监测资料,本文分析了地下水和施工填筑进度对心墙内土压力及孔隙水压力的影响,坝体内的高孔隙水压力对大坝的稳定性和安全性会产生重要影响。因此,加强施工期及初蓄期孔隙水压力及土压力的监测与对比分析工作,对指导施工与设计,保证大坝的安全具有重要意义。     

混凝土芯砂石桩振动沉管成桩效应及其累积特性研究

混凝土芯砂石桩是由高强度预制混凝土芯桩和透水的砂石外壳组合而成, 常采用振动沉管施工工艺进行软土地基加固。针对混凝土芯砂石桩新颖的桩型特点,对软黏土地基中振动沉管工艺引起的成桩效应及其特性进行了现场测试分析和理论计算研究。通过对远距离四桩施工全过程、全场地持续施工过程进行孔压、周边土体深层水平位移和混凝土芯桩桩身应力的实时跟踪监测,得到各监测量的变化规律和特点,揭示了振动沉管持续施工对各监测量消长变化的累积特性,指出振动沉管施工过程综合了静、动荷载对地基土的共同作用,体现荷载传递引起的能量在时间和空间上持续累积的特点。运用圆孔扩张理论对混凝土芯砂石桩沉管挤土的超静孔压和径向位移进行计算,探讨了理论解答与实际情况的适应性。     

考虑扰动效应的透水管桩地基土固结效果有限元分析

为探究考虑扰动效应时透水管桩桩周土的固结特性,利用有限元分析软件,建立了考虑扰动效应的饱和软黏土中透水管桩地基土固结三维模型,然后采用模型退化及试验实测数据对比两种方式进行有限元模拟准确性的验证。最后,在考虑扰动效应影响下,对不同开孔几何参数下桩周土超静孔压的消散情况进行了讨论。结果表明:模型退化验证及对比实测数据均与数值模拟结果基本保持一致,很好地验证了数值模拟的准确性;扰动程度系数α的变化仅对超静孔压前期的消散速率影响显著,并造成一定程度的孔压消散差,随着孔压消散的进行这一差距逐渐减小。扰动范围s的增大对于孔压消散速度的影响并不明显,相对于扰动范围s,桩侧孔压的消散速度对于扰动程度系数α的变化更敏感;不同开孔几何参数下的桩周土超静孔压随时间、空间的变化规律均表明了扰动效应对超静孔压消散速度具有显著影响。研究成果对于实际工程中透水管桩地基固结分析具有一定参考价值。     

冲击荷载下饱和软黏土的孔压和变形特性

利用室内动力固结试验装置，对淤泥质饱和软黏土施加冲击荷载，分析在不同围压下施加不同的冲击能量时试样所受的冲击应力、孔隙水压力和轴向变形，发现锤重和落距的组合是影响冲击应力的主要因素。试验表明，轴向变形与冲击次数之间呈对数一双曲线关系，孔隙水压力与冲击次数之间呈单纯的双曲线关系。将室内试验结果同现场测试资料对比表明，模型能较好地模拟现场强夯法处理饱和软土地基。     

混凝土芯砂石桩复合地基固结计算

混凝土芯砂石桩复合地基具备了刚性桩复合地基承载力高及砂井地基排水固结快这两方面优点。复合地基固结计算中需要考虑其独特的刚性桩-砂桩-土荷载传递及环形排水边界。采用桩土荷载分担考虑芯桩的应力集中,建立能考虑混凝土芯砂石桩复合地基环形排水通道的加固区固结计算模型,并采用改进谢康和法计算下卧层的固结。基于现场实测的桩土荷载,借助本文方法计算分析了试验段工程的超静孔压消散规律、固结度增长规律以及沉降发展规律,计算结果与现场实测结果较为吻合,验证了该方法的合理性。     

深厚软土地基上振动沉入钢护筒机理研究

利用三维有限差分法进行数值计算并结合现场实测资料,研究在深厚软土地基上振动沉入钢护筒过程对周围土层的挤压效应,分析挤压应力和超孔隙水压力随时间的发展变化过程以及对地表沉降的影响。数值计算给出不同的钢护筒沉入深度、离开钢护筒不同的径向距离以及沿不同的地层深度的孔隙水压力分布特征。此外,还将数值计算结果与现场实测资料进行了比较。研究表明,振动过程中孔隙水压力的发展过程可以分为三个阶段,即急剧增长阶段、缓慢增长阶段及平稳变化阶段;振动过程中孔隙水压力随着沉入深度的增加而向深处推进。     

桩周饱和黏土非齐次渗流固结解

针对桩周饱和黏土固结渗流问题,考虑固结开始时,场地附近的河流或水库水位影响,建立桩端平面水头边界;考虑基桩以承压含水砂砾石为持力层,或为加速固结排水设计砂井抽水降压等措施的影响,建立桩尖平面水力梯度边界。综合上述边界得到反映桩周饱和黏土超静孔隙水压力消散规律的定解方程,对定解方程进行齐次化运算并推导其解答。根据理论解答,得到超静孔隙水压力随边界条件、初始条件的变化,绘制等值线和流速矢量图,直观比较分析解答的合理性,并应用现有实测试桩承载力换算固结度,验证了解答的正确性。