群桩压入挤土效应的解析计算及试验对比

采用孔扩张理论对静压桩挤土效应进行模拟计算,假定地基土符合修正剑桥模型,推导得出单桩压入过程中土体位移和孔隙水压力的解析表达式。以此为基础,通过叠加得到群桩压入过程中桩周土体挤土效应的理论解答。同时,在杭州地区进行了群桩静力压入的现场试验,发现桩周土体的水平位移随离排桩的距离呈指数衰减。解析计算值与试验结果较接近,证明了该模拟计算方法的有效性。     

静压桩挤土效应及施工措施试验研究

为减小静压桩施工对周围环境产生的影响,需要采取合理措施减小沉桩挤土效应。以软土地区某桩基工程建设项目为依托,选取预钻孔、预钻孔与应力释放孔结合的施工措施,进行了预制空心方桩的挤土效应试验。通过预埋孔隙水压力计与测斜管,监测了静压桩不同贯入深度下土中孔隙水压力和土体水平位移的变化规律。监测结果表明:超孔压的影响半径超过12d,且超孔隙水压力随上覆有效应力的增大而增大;静压桩挤土效应引起的水平位移在软硬土层交界面附近将发生突变;预钻孔及释放孔的影响半径超过12d;前一节桩压桩在桩周土体中产生裂缝有利于后续压桩过程中超孔压的消散。试验结果对认识静压桩沉桩挤土效应,进而制定减小沉桩挤土效应的合理措施提供有效帮助。     

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。     

饱和黏土中沉桩挤土形成超静孔压分布理论解答研究

饱和黏土中沉桩挤土会形成较大的超静孔隙水压力,其时间及空间分布相关特性影响场地土体工程性质和土木及水利工程设计施工的技术经济的合理性。为得到沉桩挤土形成的超静孔压分布理论解答,首先根据三维挤土附加总应力解答分析成桩后挤土造成的超静孔隙水压力分布规律,结合附加总应力计算方法,采用Henkel公式推导三维挤土造成的超静孔隙水压力理论解答;然后,结合工程实例,应用三维固结计算级数解,对沉桩挤土的位移、应力、超静孔隙压力分布规律和成桩后孔压消散的完整过程进行较为系统地计算和验证,为桩基工程的设计和施工提供理论依据和计算方法。     

考虑透水性的管桩桩周土体固结特性计算

本文基于比奥固结理论,考虑饱和粘土中桩土分界面的透水性,建立了排水管桩静压沉桩后单桩桩周土体固结的空间轴对称定解条件,通过理论推导,得到了桩周土体中因沉桩引起的超静孔隙水压力的级数解答,并结合某工程实例,对比分析了透水管桩与普通不透水管桩桩周超静孔隙水压力消散速度的差异性。通过对比分析发现,在考虑桩土界面透水性情况下,桩周土体中的超静孔隙水压力在纵向和径向的消散速度明显快于普通不透水管桩,透水管桩能有效地减少沉桩引起的工程问题,提高工程质量和工程治理效果。此研究成果为透水管桩的广泛推广提供了理论支持。     

饱和黏土中搅拌桩施工引起的超孔隙水压力计算

水泥土搅拌桩在地基处理过程中产生一定的挤土效应,靠近桩身的土体发生屈服并产生很高的超静孔隙水压力。为得出饱和黏土中搅拌桩施工引起桩周超孔压问题的精确解答,文中采用钻杆和注浆对土体置换的方式确定扩孔半径,通过联合平衡方程、不排水强度的屈服准则并充分考虑不排水强度与有效上覆土压力的关系,推导了桩周超孔隙水压力沿半径和竖直方向分布的解析解。此外,基于桩施工引起的劈裂行为,推导了在竖向劈裂控制条件下的超孔压分布近似解。理论计算与现场实测值对比表明,两种计算方法均可以较好地反映搅拌桩施工引起的超孔隙水压力,因而可以广泛地应用于搅拌桩地基处理引起的超孔隙水压力和土压力的定量分析。     

软土中静压桩贯入引起的超静孔压力理论分析

根据静压桩在软粘土中贯入的特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,引入软化系数和对数应变描述沉桩过程中桩周土体塑性区的大变形和应变软化等特征,推导出柱孔扩张时弹性区和塑性区产生的超静孔隙水压力解析式,与Vesic解进行了比较表明,本文推导的理论解适用范围更广。基于该理论解,结合昆山市某场地地质资料,分析讨论了软化系数、孔径大小和剪切应力对超静孔隙水压力大小和分布范围的影响,同时与现场监测数据对比分析,理论计算和实测结果吻合较好,表明该解析解对预测软土中由静压桩的贯入引起的超静孔隙水压力的大小和分布具有一定实用价值。     

预钻孔及管桩情况下的压桩挤土效应研究

首先根据应变路径法(SPM)给出了静压实心桩的挤土位移场的解，然后推导出了考虑管桩及预钻孔情况下的压桩挤土位移场。并对不同情况下的压桩挤土位移场进行了对比，由结果可知，开口管桩的内外径及土塞情况对静压沉桩产生的位移场影响较大。同样预钻孔的孔径与孔深也具有类似的影响规律。     

考虑土体三维强度特性的静压桩周超孔压解析及演变

 将饱和黏性土中静压沉桩过程近视看作柱孔不排水扩张问题,在充分考虑土体三维强度特性的条件下采用SMP准则改进的修正剑桥模型,推导得出柱孔扩张引起超孔压的基本解答。在此基础上,考虑桩周土竖向和径向固结,建立空间轴对称固结方程的定解条件,采用分离变量法求得桩周超静孔隙水压力消散的级数解答。分析桩周土体超静孔隙水压力随时间和空间的演变规律,揭示应力历史、径向和竖向固结系数以及剪切模量等因素对初始超孔压的产生和随后的固结速率的影响规律,并通过实例验证本文解答的合理性和适用性。通过与现场实测对比,本文解答较好地反映了静压桩周土体超静孔隙水压力的演变规律。此外,桩周土体的超静孔隙水压力随距桩侧径向距离增大呈对数衰减。剪切模量和竖向固结系数对桩周土体固结速率影响较小,而土体超固结比和径向固结系数对固结速率影响较为显著,表明超孔压消散主要发生在径向。研究成果对静压桩承载力的确定具有一定的指导意义。     

有孔管桩静压沉桩超孔隙水压力消散分析

为研究有孔管桩静压沉桩效应,基于圆孔扩张理论,推导出有孔管桩静压沉桩产生的超孔隙水压力、塑性区半径等解析表达式。同时根据土压力理论,推导出超孔隙水压力与上覆有效压力关系的表达式。最后结合工程案例,比较分析静压无孔管桩和有孔管桩超孔隙水压力的变化情况,揭示出有孔管桩静压沉桩产生的超孔隙水压力变化规律,验证了有孔管桩能够加速超孔隙水压力的消散,并降低超孔隙水压力最大值。     

静压有孔管桩超孔隙水压力消散的影响因素分析

静压管桩因其质量可靠和施工过程中具有无噪声、无振动、应力小等诸多优点被广泛用于工程中。但静压管桩属于部分挤土桩,在沉桩过程中,桩周土体不仅会产生较大位移,而且会在短时间内形成较高的水压力。有孔管桩通过在桩身开孔能使土中自由水流入管腔,从而减小局部土体位移,加速超孔隙水压力的消散并降低其最大值。本文利用圆孔扩张理论,通过理论公式和工程算例的对比分析,得出有孔管桩沉桩超孔隙水压力随径向距离的增大呈对数衰减,随沉桩速率的加快不断增大,随深度的加深呈递增趋势,随开孔孔径的加大逐渐减小。可对控制管桩挤土效应提供可靠的理论依据。     

静压桩引起的超孔隙水压力及单桩极限承载力预测

引入时间、深度参数 ,分析饱和软土中静压桩单桩引起的超静孔隙水压力 ,给出了超静孔隙水压力及其消散的准三维解析解。基于有效应力原理 ,从超静孔隙水压力的消散和桩周土的固结出发 ,结合桩土接触面的破坏形式 ,获得了考虑时间效应的单桩承载力的解析解 ,实现了对其任意时刻单桩承载力的预测。通过两个工程实例表明了计算方法的正确可行。     

压桩过程中静压桩挤土位移的动态模拟和 实测对比研究

 圆孔扩张法及应变路径法由于土体的大变形和桩土界面摩擦接触问题而难以模拟动态的压桩过程,数值模拟法能够考虑到土体的本构关系、大变形和桩土的相互作用等诸多因素的影响,因而在静压桩挤土效应方面得到了广泛的应用。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能够实现动态压桩过程的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的水平及竖向挤土位移场,讨论了动态压桩过程对沉桩挤土位移场的影响,并和现场实测进行了对比。研究结果表明,挤土位移场动态模拟结果与实测值相一致,且能反映土性的变化情况;在动态压桩过程中,水平向的挤土位移随着压桩深度的增加而增大,竖向挤土位移随着压桩深度的增加浅层土体表现为隆起增加,而深层土体表现为下沉量增加。挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应,因此在压桩过程中要给以足够的重视。     

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。     

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。     

群桩沉桩引起的超孔隙水压力的室内模型及试验分析

基于群桩模型试验,分别对单桩和群桩沉桩时引起的超孔隙水压力的变化情况进行量测,并对超孔压的分布、消散和施工顺序的影响给予分析。试验结果表明:随着沉入土体内桩数的增加,超孔隙水压力不断积累,但累积到一定程度后增幅变缓。沉桩顺序对超孔隙水压力有影响。在水平方向,随着测点至桩轴距离的加大而呈非线性减小,超孔压的影响范围约在5倍桩径内;在桩群范围内,超孔隙水压力沿深度是不断增加的,且外侧增加幅度大于桩群区域。超孔压的消散与土体的渗透性有关,消散要经过一个缓慢的过程,群桩施工时要注意采取能使孔隙水快速排出的措施,以减小沉桩挤土效应。     

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。     

圆柱形空腔固结解析解及应用

基于圆柱形空腔扩张理论的初始超静孔隙水压力分布,采用分离变量法,在考虑空腔壁处任意排水条件下,求解得到圆柱形空腔扩张引起的超静孔隙水压力消散的一般弹性解析解。讨论分析了剪应力和不同排水条件对超静孔隙水压力初始分布及其消散的影响;同时,与现场固结试验实测的孔压消散曲线进行了对比分析,理论计算与实测结果相符合,表明了该解析解对现场测定土体固结系数和分析打桩引起的孔压消散具有一定的实用价值。     

土体结构性损伤的沉桩挤土效应解析解分析

根据土塑性力学的基本原理．采用简化的线性软化模型并考虑土的结构性损伤影响,推导出沉桩时产生的挤压应力的空间解析解,并在此基础上分析了土体具有不同的损伤程度时沉桩产生的挤压应力和极限扩张压力的空间分布规律。同时,采用Henkeli孔隙水压力公式进一步分析了孔隙水压力的发展规律。该解析解可以弥补经典圆孔扩张理论在沉桩应用中的不足,能更好地揭示沉桩时的挤土机理。     

砂土中静压桩挤土时效性的室内应变保持试验研究

工程实践中发现砂土中的挤土桩承载力亦有时效性,超静孔隙水压力消散理论无法解释该现象。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,经分析试验结果得出,砂土中静压桩承载力时效性是由于桩周土体蠕变膨胀引起桩壁上作用的水平应力增大的结果。