成层地基中静压桩挤土效应模型试验研究

本模型试验用改装的手摇式静力触探仪做为压桩设备,分别在均质地基和双层地基中连续贯入模型桩,用数码相机拍摄压桩过程,最后用图像处理软件处理所获得的图片,得到压桩结束后桩侧土体横向位移和竖向位移,比较分析均质地基和双层地基的最终土体位移场,得出静压桩在双层地基中,由于软硬土层间的相互作用,所产生不同于均质地基情况下的土体变形规律.     

成层地基中静压桩挤土效应研究

目前静压桩挤土效应研究一般都是针对均质土情况,对于成层土挤土效应的研究则鲜有涉及。通过室内模型试验、现场试验及离散单元法数值模拟三种方法,对上硬下软的双层地基中静压桩的挤土效应进行了研究。模型试验中以改装的手摇式静力触探仪做为压桩设备,该装置克服了以往模型试验中桩体只能分段贯入这一缺陷,可以控制静压桩沉桩速率并很好地实现了静压桩连续贯入的过程,然后采用数字照相变形量测技术获取试验土样中预设标识点的位移。结果认为,上硬下软双层地基中静压桩挤土规律明显不同于均质地基情况,其最不利位置位于软硬土层交界处,最后将现场试验及离散单元法数值模拟结果对室内模型试验所得结果进行验证。     

软土中静压桩挤土效应的模型试验研究

通过大型模型箱试验,采用盐城地区典型场地软土,分别以单桩和排桩为研究对象,研究了沉入单桩和排桩过程中的挤土效应,比较分析了沉入单桩和排桩时土体变形和孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,径向距离愈大,挤土效应的影响愈小,沉入单桩时挤土效应对位移和孔隙水压力的影响范围在0.6倍和0.5倍桩长左右,沉入排桩时,挤土效应对位移和孔隙水压力的影响范围在1倍桩长左右和超过0.7倍桩长。试验结果对软土地区桩基工程的施工具有指导意义。     

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。     

饱和土中静压预应力管桩挤土效应的监测

静压桩施工过程中会对周围环境造成不利影响.结合工程实例进行沉降、位移和超孔隙水压力监测,发现临近建筑物中部隆起位移比两端大;迎向压桩开展方向面土体的水平位移量大于背向面;静压桩机有可能造成周围建筑物向施工场地倾斜;超孔隙水压力随着离开桩的距离非线性衰减,其有效影响半径为15m左右.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

静力沉桩的室内模型试验装置研发

砂土中静力沉桩是一个复杂的过程,可以通过室内模型试验的方法对其机理进行探究。研制了一套功能完备的自动压桩仪。该设备通过伺服系统控制,具有恒力加载和匀速加载等特点,增加了控制精度。为试验提供了较为稳定的条件。     

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。     

考虑施工方向影响的静压桩挤土效应观测与分析

通过对静压沉桩过程中桩周土体位移和超静孔压的观测,详细分析桩周土体位移和超静孔压的分布情况及随时间的变化规律。观测表明:已压入桩存在明显的遮幕作用,迎桩面的土体位移和超孔压均远大于背桩面;软硬交错的成层地基土可能产生上、下反方向的位移,使已压入桩发生反向挠曲,产生不利影响。因此静压桩施工必须重视施工方向和成层地基的影响。     

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。     

砂土地基中静压桩桩体回弹和复压特性分析

明确静压桩回弹和复压特性有利于提高静压沉桩质量及其经济性。为此,采用室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,考虑沉桩速率、桩长和卸荷速率,分析静压桩卸荷过程中桩体回弹量、桩周侧压应力、桩端残余应力和单桩极限承载力的变化规律。并对比分析了复压前与复压后桩体回弹量、桩周侧压应力和桩体极限承载力的变化。结果表明：桩体回弹量主要与桩长有关,桩体回弹量约为桩长的0.4%,并随沉桩速率和卸荷速率增加而增大,且卸荷速率的影响程度大于沉桩速率。建立了桩体回弹量随时间变化的双曲线模型,较好地反映了卸荷过程中桩体回弹量随时间的变化规律。提出了卸荷后桩周侧压应力计算的修正被动土压力计算式,其计算结果显著优于被动土压力公式计算结果。沉桩速率和卸荷速率引起的极限承载力差异最高可达12%,建议以沉桩终压力的1.04倍进行桩体极限承载力估算。复压的主要作用是提高桩周侧压应力,且桩周侧压应力约提高50%,桩体承载力提高幅度约为10%,故实际工程中应关注复压施工质量,以有效提高桩体极限承载力。     

层状横观各向同性饱和地基中桩基的纵向耦合振动

基于层状横观各向同性饱和土地基模式,研究了桩基在饱和土体中的纵向耦合振动问题。首先,根据饱和介质三维波动理论的Biot模型,利用Hankel变换,给出横观各向同性饱和土波动方程的轴对称通解;利用通解,建立了饱和土层的精确动力刚度矩阵,进而构建出盘面和竖向柱面荷载作用下,土体与结构动力相互作用的Green函数;其次,根据桩-土界面的位移协调及平衡条件,用边界单元法构建了层状饱和地基与桩相互作用的动力方程和计算公式,给出求解层状横观各向同性饱和地基与桩基纵向耦合振动的一般解法。算例表明:土介质的各向异性参数、饱和土孔隙率和桩-土模量比,对低频振动桩的动力刚度影响不大,但对高频振动影响显著。     

饱和土中大直径缺陷桩水平振动响应研究

为了研究成层饱和土中存在缺陷的大直径灌注桩的水平振动响应问题,基于Boit理论和严格的平面应变假设建立缺陷桩–饱和土横向耦合振动简化模型。引入势函数并利用算子分解法、分离变量法得到桩周饱和土对桩的水平作用力,再利用桩土接触面耦合条件及刚度矩阵传递法得到桩顶复阻抗;最后,通过模型对比与退化对比验证本文解的合理性。研究结果表明:(1)扩径对提高桩顶复阻抗起到的作用相对较小,但是缩径的出现将明显降低桩顶复阻抗;(2)桩顶动刚度和动阻尼对桩身缺陷大小和长度的敏感度不同,动刚度较动阻尼更为敏感;(3)桩顶附近缩径缺陷会导致桩顶复阻抗显著降低,而桩中部和端部附近缩径缺陷对桩顶复阻抗的影响相对较小。     

不同直径单桩静压贯入力学特性模型试验研究

为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性,设计了不同桩径的模型桩,基于光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感技术,开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验研究。结果表明:试桩的压桩力基本呈线性增加趋势,桩径越大,压桩力越大;桩径不同会影响单桩的荷载传递性能,由于桩径越大挤土效应越明显,沿深度方向的桩身轴力传递性能优于小桩径桩;桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大,桩径越大,对土体的侧向挤压力越大,桩身单位侧摩阻力越大;同一深度,两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现"侧阻退化"现象,"侧阻退化"现象随着贯入深度的增加越明显,且桩径越大,桩身单位侧摩阻力退化越显著;均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力,沉桩结束时,试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%,不同的桩身直径既影响桩端阻力,又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时,考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。