开挖卸荷条件下单桩承载力特性的模型试验研究

基坑开挖卸荷会导致开挖段桩侧摩阻力缺失以及坑底桩周土围压减小,削弱桩基承载力。针对桩周土体开挖卸荷条件下的单桩承载力特性进行室内模型试验研究,通过模拟地面试桩和坑底试桩的竖向静载模型试验,分析单桩荷载传递过程,测试单桩极限承载力,研究桩周土体开挖卸荷对桩基承载力的影响。对比开挖卸荷前单桩的承载特性,开挖卸荷后桩顶及桩底沉降量均有增加,桩身轴力以及桩端阻力有所增大,模型单桩极限承载力下降。     

深大基坑开挖对桩基的影响及其检测技术问题研究

深大基坑开挖卸荷导致土体回弹隆起,对坑底桩基形成不可忽视的影响。目前采用的地表试桩测试技术,桩基工作条件与基坑开挖到坑底时的工程桩具有明显不同。结合软土深大基坑工程实例,分析土体开挖卸荷对坑底工程桩的影响,并根据桩基承载力与承载性状等的变化,初步探讨了静载试验、自平衡试验、钻芯法试验以及钻芯孔内摄像等桩基检测方法在基坑开挖影响的桩基承载性状测试中的应用,获得了开挖卸荷条件下的单桩承载力特性、桩位偏移以及拉断上拔破坏等缺陷评估方法。     

深基坑开挖引起的桩基承载力损失和桩身附加拉力简化计算方法

对于深大基坑工程,当桩基础在基坑开挖之前已经施工完成时,在基坑开挖过程中,桩基础将因土体卸荷松弛而导致承载力降低。另外,坑底以下土体隆起将在桩身产生附加拉力。从理论推导入手,提出一种既简便实用又能合理评估开挖卸荷对桩基基础影响的简化算法,主要用于计算开挖卸荷引起的桩基础承载力降低值和土体回弹引起的桩身附加拉力。并结合桩基础开展参数分析,获得了基坑开挖时桩基承载力和桩身附加拉力随开挖深度和桩径的变化规律,并提出几点应对建议,供工程技术人员参考。     

深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力性状研究

通过对基坑工程坑底工程桩桩顶位移与桩身轴力的实测结果进行分析总结,发现坑底工程桩在基坑开挖后,由于土体卸荷回弹产生较大的桩顶位移与拉力。为研究深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力变化特性,采用有限元分析软件ABAQUS,建立二维轴对称模型,对不同桩长、桩距、开挖深度与开挖半径对坑底抗拔单桩承载力的影响进行了分析。研究结果表明,桩长和桩径可以显著影响开挖后抗拔桩承载特性,可以通过增加桩长与桩径提高抗拔单桩承载力;开挖深度和开挖宽度共同影响坑底抗拔单桩承载力,主要影响基坑开挖后桩体受力特性,对单桩承载力影响较小。因此,当基坑开挖宽度和开挖深度确定后,合理的选择桩长与桩径十分必要。     

基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析

深基坑开挖时的土体侧向移动使邻近桩基产生侧向位移和附加应力及弯矩,甚至可能使上部建筑物功能失效,因此深基坑开挖时土体侧向移动对邻近桩基的不利影响分析是有必要的。本文采用有限元软件MIDAS/GTS建立基坑开挖三维实体模型,分析基坑开挖对邻近桥桩的影响;根据相关计算结果,采用MIDAS/CIVIL建模验算邻近桩基的极限承载力及桩身裂缝宽度。结合监测数据可知,数值模拟结果与实测结果相近且在安全控制范围,基坑开挖对邻近桩基的影响及数值分析对施工预测有一定的指导意义。     

地下工程开挖卸荷既有桩基承载响应物理模拟及新进展

地下工程开挖卸荷引起的灾变问题一直是社会高度关注的问题之一,近年来中国多地发生了由基坑开挖或隧道建设诱发的地面变形、桩基倾斜偏位及建筑物垮塌等灾害事故,威胁人们的生命和财产安全。简要介绍传统地下工程开挖卸荷物理模拟存在的不足,对比概述了近20a间国内外有关基坑、隧道开挖对桩基影响的典型试验方法和试验装置(小比尺模型试验和离心机试验)。重点设计提出了一种地下工程开挖卸荷既有桩基承载响应室内综合模拟试验装置,并对模型设计原理及技术特点进行了分析,同时开展了邻近基坑开挖对既有工程桩水平承载力影响及工程阻隔物对地下水阻挡作用影响两类问题试验研究。最后,对卸荷桩未来的研究方向提出了一些建议和展望。     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。     

基于小应变特性的基坑开挖对邻近桩基影响分析方法

越来越多的基坑紧邻既有建筑开挖，需要评估基坑开挖对邻近建筑的影响，因此基于变形控制的基坑设计已经成了必然要求。目前仍缺乏有效简单的方法去估算基坑开挖对邻近建筑的影响，特别是采用桩基础的建筑。而且当进行变形控制设计时，要求基坑变形控制在较小的范围内，此时基坑周边土体处在小应变范围内，要建立基坑开挖对周边建筑影响的分析方法必须考虑土体小应变特性。首先采用基于小应变特性计算基坑开挖引起的深层土体位移的经验计算公式计算基坑开挖引起的自由场土体三维位移，然后基于差分方法提出了基坑开挖对邻近桩基竖向和水平向影响的两阶段分析方法。通过与有限元结果的对比，验证了本方法的正确性。并分析了基坑开挖深度和桩基离基坑距离这两个因素对邻近桩基的响应的影响。研究表明开挖深度越小对桩基影响越小，基于桩基内力控制时，基坑开挖深度应避开桩底位置，且桩基在距离基坑0.5倍开挖深度距离时最为危险。     

地基加固控制开挖对附近桩基影响有限元分析

采用有限元手段分析开挖施工对临近建筑物桩基影响规律,侧重于评估坑外地基加固控制开挖影响的有效性。对基坑开挖、地基加固以及邻近建筑桩基进行整体建模,以临近桩基承台水平位移为控制指标,对6种不同地基加固方案进行对比分析,研究复杂施工环境下地基加固控制开挖对已建和拟建建筑物影响的不同机理。研究表明,地基加固控制开挖对临近桩基的影响很大程度上取决于二者施工的前后性,开挖在临近桩基承载之后,则选择靠近临近桩基侧地基区段进行重点加固,反之,若开挖在临近桩承载之前,则选择近基坑侧地基区段进行重点加固。     

基坑开挖对桩基建筑物影响的研究

在基坑工程中,随着基坑内土体开挖以及降水使基坑周围的土体产生位移,即水平位移和竖直位移。基坑工程邻近的建筑物桩基受开挖的影响而产生的附加侧向位移和弯矩,当这种附加位移、弯矩和应力达到一定数值时,会使桩基的变形超过限度甚至破坏,最终会导致桩基所承载的上部结构失稳或破坏,因此研究基坑开挖对邻近桩基建筑物的影响是十分必要的。悬臂式支护由于缺少水平支撑体系而对地面超载等因素影响特别敏感,当基坑附近有桩基建筑物时,基坑开挖势必对其造成较大影响。本文论述了悬臂式支护基坑,在开挖过程中对不同距离和不同桩长的桩基建筑物影响的规律。     

近间距下穿高架群桩的基坑施工可行性

应用平面有限元软件对上海某地道下穿轨道交通11号线基坑施工进行了模拟分析。基坑开挖造成的土体侧向卸载,影响着临近群桩基础的安全。分析结果表明:临近桩基侧移与围护桩变形有一定的相关性,发生最大侧移的地方均位于基坑开挖面处,而围护桩弯矩的发展变化跟支撑位置和刚度有着直接关系;基坑开挖造成的侧向卸载作用对临近桩基的影响明显大于对承台的影响;不考虑桩基侧移的情况下,侧向卸载造成摩擦群桩承载力降低量可忽略;围护结构支护状态的有效性对减少临近桩基侧移和保持群桩承载力起到关键作用。     

基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响与加固分析

基坑开挖引起的环境效应越来越受到重视,特别是基坑开挖对邻近桥桩的影响。以厦门地区某水闸深基坑工程为背景,采用有限元软件建立三维数值分析模型,研究水闸深基开挖时邻近桥梁桩基的响应性状,对土体采用HS本构模型模拟,考虑桩土相互作用,桥桩采用Embedded桩单元模拟。分析了桩基两侧土体明显的位移,对比二维与三维得到的结果,验证了大间距桩基二维等效是合理可行,归纳总结二维简化分析注意的事项,提出了相应的加固措施,取得了基坑施工与邻近桩基相互影响的基本认识,可为数值模拟在基坑工程中的应用提供借鉴。     

临近基坑开挖复合地基侧向力学性状离心试验研究

临近基坑开挖引起复合地基CFG桩变形和内力改变,现有理论缺乏对该问题的研究。通过开展离心模型试验,对临近基坑开挖条件下,复合地基变形、CFG桩内力和变形、土压力等分布和变化规律进行深入分析。结果表明：开挖引起CFG桩弯矩增大,近基坑桩增幅明显|开挖引起桩土不同步沉降,导致CFG桩上刺入褥垫层,桩受到褥垫层的“嵌固拉结”作用,同时远基坑桩、褥垫层、加载气囊一起提供了“摩擦拉结”作用,从而在近基坑桩上出现负弯矩|而远基坑处不均匀沉降小,“嵌固拉结”作用小,且“摩擦拉结”作用是利于正弯矩产生,桩上未出现负弯矩|开挖引起支护背后土压力分为增长区和减小区两部分,在上部土体中,土体卸荷,土压力减小,而下部土体受支护挤压,土压力有所增大|开挖引起地表沉降呈指数形式,临近基坑地表沉降最大,在显著变形区域内,支护水平位移基本呈直线形式,各阶段最大水平位移均出现在支护顶端|开挖引起的CFG桩水平变形大小和范围随距基坑边距离的增大而减小。     

悬臂排桩支护基坑沿长度方向连续破坏的机理试验研究

大长度基坑发生了一些沿长度方向上由局部破坏引发数10 m至100 m以上的连续破坏事故,然而基坑连续破坏的发生及终止机理却少有研究。设计了悬臂排桩支护基坑局部支护桩破坏倒塌的模型试验,对局部破坏引发的土压力和支护结构内力变化等规律等进行了研究,在此基础上进行了局部破坏引发支护桩连续破坏的试验。结果表明,基坑局部垮塌会引起邻近桩的土压力和桩身内力瞬间增大,随后坑外土体滑塌进基坑内,造成邻近支护结构主动区卸载,但此卸荷过程相对滞后。当局部垮塌引发的荷载传递系数大于邻近桩的承载力安全系数时,将会导致基坑连续破坏。连续破坏发生后,随着破坏范围增大,土体滑塌引发的卸荷使得土拱效应不足以继续导致支护桩出现破坏时,连续破坏将自然终止。试验还表明,在一定局部破坏长度范围内,局部垮塌长度越大,荷载传递系数和影响范围越大;围护桩嵌固深度越小,即支护桩抗侧移刚度越低时,荷载传递系数越小,但局部破坏影响范围较大。     

模拟基坑开挖过程的三轴试验研究

根据基坑开挖的特点,对常规三轴试验仪器进行了改造。在此基础上,利用三轴剪切试验对基坑开挖过程中土体的侧向卸荷过程进行模拟,并与常规三轴试验结果进行了对比分析,研究了侧向卸荷过程对土体抗剪强度指标产生的影响。试验结果表明,经过侧向卸荷过程的土样抗剪强度指标与常规三轴试验结果明显不同,说明卸荷过程对土体的抗剪强度指标具有较大影响。     

复合地基侧向开挖上覆荷载影响规律离心机试验研究

进行了三组临近复合地基开挖的离心机模型试验,对比分析了相同开挖工况、不同上覆荷载下的桩轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比以及桩弯矩的变化规律。结果表明,当复合地基上覆荷载增加时:①桩轴力及其因开挖产生的增量明显增大,桩侧摩阻力数值增大,但方向不变;②桩土应力比及其增量明显增大,其变化趋势与桩轴力曲线一致;③各级开挖工况下的桩体弯矩也会相应增加,而且随着与基坑距离的增加,弯矩值逐渐变小,荷载的影响也逐渐降低;④随着复合地基上覆荷载的增加,高应力水平下的桩间土更容易受到临近基坑开挖的扰动,荷载更多地向刚性桩转移,桩轴力增加,同时伴随着更大的桩体弯矩,进而加快桩体的破坏趋势。研究成果可为既有复合地基临近基坑开挖支护设计提供参考。     

超深开挖对单桩的竖向荷载传递及沉降的影响机理有限元分析

目前对于超深基础下的桩的设计尚未考虑超深开挖、坑底隆起对桩产生的作用。现场采用静载试验确定单桩承载力时也仍采用常规的地表加载并扣除开挖深度范围内桩侧摩阻力的方法,没有考虑深开挖效应的影响。采用经实际工程算例验证的土参数、桩身材料参数和桩土接触面参数,在均质土中建立了轴对称有限元模型,对三种不同试桩方法进行了模拟。通过开挖模拟,首先揭示了深开挖对桩的影响效应,在此基础上,对超深开挖对桩在开挖后再加载的荷载传递机理和沉降机理进行了研究。与常规试桩法和套管试桩法中的基坑底以下相同桩长的桩相比,超深开挖产生的影响效应使桩的极限承载力降低,竖向刚度减小,相同荷载下沉降加大,且其沉降中桩整体刺入所占的比例显著大于其它两者。桩侧摩阻力完全发挥时需要的桩土滑移量增大。此外,超深开挖可在桩身中产生较大的拉力,桩身中下部钢筋不能随意减少。