红黏土地层开口管桩土塞效应模型试验研究

为研究红黏土上硬下软地层中开口管桩的土塞问题,对3种不同直径的镀锌开口管桩进行室内静压沉桩模型试验,以分析单桩、群桩土塞高度的变化规律和红黏土地层管桩土塞效应的机理。结果表明:土塞高度随着管桩压入深度的增大不断增大,当桩压入到红黏土层上硬下软界面(硬塑层和可塑层交界面)后,土塞高度停止增长,持续到压入可塑层一定深度后土塞高度继续增长直到压桩结束,表明土层类型对土塞效应影响显著;土塞高度与压桩顺序关系并不明显,单桩与群桩的土塞高度基本相同;所有的管桩均在到达红黏土软塑层时出现土塞完全闭合的情况,管桩由硬塑层打入软塑层时,土塞闭塞作用很强;从软塑层打入持力层过程中,土塞增量填充率变大较明显,土塞闭塞作用减弱。     

基于捷径重试规则晶圆带式搬运系统性能优化

开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用.土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩,不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力,桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分.针对开口管桩沉桩受力特性,采用自主研发的大尺度模型试验装置,进行不同桩靴形式下开口管桩的贯入试验,并与闭口管桩进行对比分析.研究表明,开口管桩随沉桩深度的增加趋于闭塞,沉桩阻力随沉桩过程基本呈线性增加,桩内、外侧单位摩阻力均存在"侧阻退化"效应;桩体贯入时桩周地表隆起量随径向距离增加逐渐减小,隆起速率随沉桩深度增加逐渐变缓,桩周土影响范围约为5 ~ 7倍桩径;桩靴对开口管桩土塞生成、沉桩阻力和挤土效应均有重要影响,内30°桩靴土塞生成高度、桩内侧摩阻力及其所占总沉桩阻力比例最大,桩周土地表隆起量最小,外30°桩靴与内30°桩靴情况相反,直角桩靴居中;闭口管桩沉桩阻力、外侧摩阻力与挤土程度均大于开口管桩.     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

基于透明土的管桩贯入特性模型试验研究

由于受土塞效应等因素影响,开口管桩和闭口管桩在贯入过程中的挤土效应存在明显的差异;然而针对该两者贯入特性的研究相对较少。基于透明土和PIV（Particle Image Velocimetry）技术,开发了相应的桩基贯入模型试验系统,用于桩基贯入过程中桩周土体变形的非插入式测量。试验选用的透明土由玻璃砂和具有相同折射率的孔隙液体制成。该试验系统主要包括：线性激光光源、CCD（Charge-Coupled Device）相机、自动沉桩加载仪和计算机控制系统等。激光射入透明土,和透明土之间的相互作用产生了独特的散斑场,通过CCD相机摄取贯入过程中各个时刻散斑场变形的图片,然后通过PIV技术对这些变形前后的图片进行处理,即可得到整个土体位移场。分别进行了开口管桩和闭口管桩的桩基贯入试验,得到了对应的土体位移场,并对桩基贯入引起的桩周土体径向位移试验结果与圆孔扩张法、应变路径法等理论计算结果进行对比分析;研究结果表明,对于闭口管桩,由于竖向位移的影响,试验值比圆孔扩张法结果小,其与应变路径法更为接近;对于开口管桩,由于沉桩过程中土塞作用,试验值比圆孔扩张法大,其影响不可忽略。     

静压开口混凝土管桩沉桩过程数值模拟

在LS-DYNA软件平台上,对开口混凝土管桩连续贯入粉土进行了有限元模拟,得到了沉桩过程中桩周土体应力、位移及沉桩阻力的变化规律,并探讨了桩土界面摩擦系数对管桩沉桩的影响。结果表明,随着管桩的不断下沉,桩周土体各向应力最大值不断增大。桩壁外侧的挤土效应明显小于实心桩,管内土塞高度先线性增长,然后趋于稳定。在小直径桩基础中,桩土界面摩擦系数对管桩沉桩阻力影响不大,但界面摩擦系数越低,土塞高度越大。     

红粘土地质开口管桩上浮特性的模型试验

针对红粘土上硬下软地层中开口管桩上浮问题,分别进行了三类不同桩径的开口管桩室内沉桩模型试验,研究单桩和群桩静压沉桩试验中上浮量变化规律和土塞效应对开口管桩上浮的影响。结果表明:单桩上浮量主要由静压沉桩引起的管桩弹性压缩经卸荷回弹产生的变形提供;群桩静压上浮与施工顺序、桩间距以及位置有关,先压入的管桩上浮量大于后压入的管桩上浮量,且先压入桩的上浮速度随着后压入桩的桩间距减小而增加;桩位对桩上浮的影响强度顺序由高到低依次是中心桩位、边桩位、角桩位;当开口管桩从硬塑层压入至可塑层一定深度后,由于土塞完全闭塞的影响,导致挤土效应增强,有别于闭口管桩静压至在软硬交界面处出现的短暂上浮量增长休止的状况,开口管桩群桩挤土上浮量表现出显著上升趋势。     

层状地基静压开口管桩的挤土效应研究

采用室内模型试验及PFC 2D离散元软件模拟了静压开口管桩沉桩过程,对桩周土体的挤土效应进行宏观、细观分析.通过模型试验,对在均质硬层和上硬下软两种地基中静压开口管桩过程中产生的位移场进行对比分析,获得了桩周不同位置土体的三种位移变化区域,分别为以斜向上位移为主的浅表层区域,以径向位移为主的桩侧区域和以斜向下位移为主的桩端侧向土体区域,揭示了桩周不同位置处土体位移在水平和深度方向的变化规律,特别是在软硬土层分界面处,土体在水平方向位移值达到最大,且沿深度方向的运动趋势更加明显.以模型试验为基础,建立了静压开口管桩沉桩颗粒流模型,进行数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,分析表明两者较为吻合.通过特征点位移路径分析了土体细观变化模式:均质硬层土颗粒运动轨迹呈现出"J"状,上硬下软双层地基土颗粒运动轨迹近似为"><"形.     

贯入双层土中的混凝土管桩桩模与土体作用研究

采用ABAQUS有限元法模拟了混凝土管桩桩模贯入试验过程中贯入阻力的变化规律和桩周土体的水平位移,通过试验数据与计算结果的对比,验证了采用有限元法模拟桩模贯入过程的适用性。在此基础上,探讨了桩模贯入深度、上层土体厚度、桩径、土体强度和桩土摩擦系数在桩模贯入过程中,对桩周土体水平位移和桩模贯入阻力的影响。结果表明：桩周土体水平位移与土体径向位置、桩径关系紧密,并得到了桩周土体水平位移与土体径向位置、桩径之间的关系式;上层土体厚度、桩径和桩土摩擦系数对桩模贯入阻力影响较大,总结了桩模贯入阻力与上层土体厚度、桩径和桩土摩擦系数之间的关系式。最后采用土体附加水平应力云图解释了贯入深度对桩周土体水平位移的影响;桩模贯入上软下硬土层时,桩周土体最大水平位移出现在上层软土中,计算结果可为现浇混凝土管桩在施工设计和桩土相互作用分析提供参考依据。     

PHC管桩锤击施工效应分析

PHC管桩施工效应对地基土性质和桩体受力特性有很大的影响。为了查明PHC管桩施工效应,以PHC管桩加固某电厂古河道地基为依托,进行了PHC管桩沉桩效应的测试和分析。通过观测沉桩的锤击数和土塞效应,分析了PHC管桩沉桩规律性;利用静力触探、标准贯入试验、孔隙水压力和侧向位移观测等现场测试手段,研究了PHC管桩对桩周土体的影响。研究发现:沉桩锤击数与地基土性质有很大相关性,土芯长度与总桩长之比为22%～35%,且桩壁越薄其土塞效应越明显,在桩体承载力计算时忽略土塞效应是很不经济的;沉桩过程产生很大的挤土效应,不仅产生超孔隙水压力,而且随孔压消散,地基土得到密实、消除或降低液化性,其侧摩阻力可提高80%以上,有利于桩体强度的发挥。     

基于黏性土的静压沉桩受力特性室内模型试验研究

将增敏微型光纤光栅传感器(以下简称FBG传感器)、土压力传感器成功应用于静压桩室内模型试验中,对贯入黏性土地基中双壁开口试桩TP1压桩力、桩端阻力、桩身内外管轴力、内外管侧摩阻力、单位侧摩阻力等的发展变化情况进行了监测。试验结果表明:FBG传感器、土压力传感器能较好地监测沉桩过程中的桩身受力状态。开口试桩TP1的压桩力、桩端阻力、桩内外管侧摩阻力均随着沉桩深度的增加而逐渐增大,而不同贯入深度下的内外管桩身轴力逐渐递减且斜率逐渐减小。静力沉桩过程中土塞逐渐形成并趋于稳定,沉桩结束时土塞高度超过3L/100。在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一沉桩深度处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力出现"退化效应"。沉桩结束时,外管侧摩阻力值是内管侧摩阻力值的3倍。     

CFG桩施工过程中孔隙水压力试验研究

长螺旋钻管内泵压CFG桩,是一项CFG桩复合地基新技术。该技术在郑州地区推广应用时,引起一系列环境岩土工程问题和桩体工程质量问题。所以探讨产生上述问题的机理和成因,提出解决问题的办法,对其适应性做出评价已迫在眉睫。孔隙水压力的变化是土体强度变化的前兆。通过在施工现场埋设孔隙水压力计,研究了长螺旋钻管内泵压CFG桩施工过程中,桩周饱和粉土中孔隙水压力的变化规律,探讨了施工引起桩周土体变形的机理。这为深入分析施工引起环境岩土工程问题的原因,进而采取有效措施,避免工程事故的发生提供了重要依据。更多还原     

预制桩挤土效应和群桩效应的监测方法

以某桩基工程为例 ,阐述了预制桩挤土效应和群桩效应的机理和表现形式及其监测点布置原则 ,开展了以超静孔压、基桩轴力、桩侧土压力和桩顶偏移为主的原型监测 ,提出了用于埋头桩桩顶偏移观测的移动式倒垂线观测系统和有效抽排粘性土层中地下水的碎石桩式降水井工艺     

管桩沉桩过程中饱和软粘土地基孔压变化实测分析

预应力管桩沉桩过程中，饱和软粘土地基会产生较大的塑性变形和超静孔隙水压力，影响地基的使用功能。本文以浙江省台州地区一典型软土地基为工程背景，对管桩在饱和粘土中沉桩过程中地基超静孔压进行了原位观测，并与Vesic柱形和球形扩张理论解进行了对比分析，研究了沉桩过程中地基超静孔压的变化规律及影响范围，可为同类工程的设计和施工提供参考。     

粉细砂中敞口 PHC 管桩群桩锤击施工效应

管桩的施工效应对其可打性和承载性能有着重要的影响,然而,管桩群桩施工效应的工程实录却并不多见。为此,结合某电厂粉细砂地基中敞口预应力高强混凝土（ PHC ）管桩群桩基础工程,通过土体水平位移、孔隙水压力和土塞长度的现场测试,开展了锤击施工挤土效应和土塞效应研究。考虑了群桩施工引起土体水平位移的不定向性,采用由摆式测斜仪工作原理建立的数据处理方法,分析了土体合成水平位移和运动方位角的变化规律。同时,考虑了锤击过程中孔隙水压力动态变化的实时性,采用采样时间间隔为 28 s 的自动化监测系统,对全过程孔隙水压力的变化进行了测试和分析。结果表明：在松散逐渐过渡到密实的粉细砂地基中,管桩的挤土效应和土塞的闭塞效应随入土深度的增加逐渐减弱;管桩群桩的挤土效应受到前期管桩施工引起土体的挤密作用而减弱,群桩内部的挤土效应比群桩外部的挤土效应更显著;管桩施工只引起桩头贯入位置附近土体孔压的短暂上升,而群桩的施工并不引起孔压的积聚 。     

水泥搅拌桩和砂桩在真空预压防护工程中应用与分析

基于南沙港区格栅水泥搅拌桩和砂桩联合防护真空预压影响区内高压电缆沟的工程实例,分析了该真空预压影响区的防护方案,对比试验研究影响区防护和未防护断面的表层位移、深层侧向位移和地层中孔隙水压力变化规律;位移测试结果表明该防护方案是有效的,保护了高压电缆沟的安全;地层中孔压变化结果表明深层格栅水泥搅拌桩周围土体有渗流发生,该地层土体中孔隙水压力降低及地下水渗流使土中有效应力改变是周围土体发生变形的主要原因。     

抗液化排水刚性桩沉桩过程中的孔压响应

抗液化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,可用于提升饱和土地基在地震作用下的抗液化能力。基于某建筑桩基工程,首次开展了抗液化排水刚性桩和不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,分析了沉桩过程中桩周土体超孔隙水压力的增长及消散规律。试验结果表明:沉桩过程中,抗液化排水刚性桩对桩周超孔压的消散作用对于可液化土层所在的桩侧深部埋深处最明显(试验测点距桩心2倍桩径、埋深-15 m),该处排水桩的超孔压峰值为普通桩的1/4到1/2,排水桩消散70%峰值超孔压所需时间仅为普通桩的1/3;在深部埋深(-15 m),排水桩的最大影响半径为2~4倍桩径,在上中部埋深(-5 m、-10 m),排水桩的最大影响半径为4~8倍桩径;在影响范围内,同位置排水桩对深部可液化土层超孔压的消散作用要大于上中部埋深土层。现场试验数据为抗液化排水刚性桩的桩间距选择提供了有力的设计参考依据。     

软土地区桩基施工中的孔隙水压力监测标准探讨

软土地区桩基施工产生的挤土效应会严重影响成桩质量,孔隙水压力监测作为一种重要的监测手段对于信息化指导桩基施工意义重大,但目前的孔压监测标准由于未全面地考虑土性的影响,尤其是饱和软粘土中结合水的性质和土体自身强度,故在工程实践中的应用效果不甚理想。本文将强结合水视作土体骨架的一部分,对软土中上覆有效应力的计算模式进行了修正,提出了以单桩沉桩引起桩周土超孔隙水压力理论公式为基础的孔压监测标准,较好地反映了控制沉桩速率和调整打桩区域对孔压变化规律的影响。     

桩体加固液化砂土模型地基沉降分析

通过对两种桩体（砂桩和水泥土桩）及两种桩体联合加固液化砂土的振动台试验,分析了未加固及不同桩体加固液化砂土模型地基孔隙水压力和沉降变化规律,深入研究了不同桩体加固砂土的抗液化特性。得出水泥土桩抑制土体沉降作用最明显,两种桩联合加固次之,碎石桩最差;碎石桩的抗液化效果最好,两种桩联合加固次之,水泥土桩最差。为今后实际工程加固液化土地基提供一定参考。     

弱挤土效应桩的设计与试验

提出了在普通钢筋混凝土预制桩侧带竖向侧槽,在侧槽内灌黄砂的方法,使桩具有自排水功能,减少在饱和软粘土中进行钢筋混凝土预制桩施工中的挤土效应,即弱挤土桩的设计原理及方法。室内模型桩试验表明,弱挤土桩降低超孔隙水压力效果明显,其作用等效于砂井、砂袋井或塑料排水板,且该种桩施工工艺完全能够满足要求。     

刚性桩加固软土路基竖向土拱效应的试验分析

刚性桩加固软土路基填土在自重作用下形成竖向土拱并通过土拱传递荷载,浅层荷载传递机制直接影响到桩土协调工作和加固效果,但目前对竖向土拱效应以及土拱的特性仍然缺乏深入研究。利用设置试验段进行现场试验,对采集到的路基孔隙水压力和桩土相对位移数据进行分析处理,从应力和变形两方面验证了刚性桩竖向土拱的存在性。试验数据分析反映,一定的荷载对应一定的土拱力学平衡结构;在现场试验条件下土拱形成后,荷载每增加约20kPa,土拱破坏一次,而后重新形成;粗骨料填土材料形成的土拱稳定性较好,加桩帽形式的土拱效应更为显著。