层状黏性土中静压桩沉贯特性现场试验

为探讨层状黏性土中静压桩的沉贯特性,依托山东东营某桩基工程开展了现场静压桩足尺试验,分析开闭口静压桩压桩力的变化规律,明确开闭口静压桩桩端阻力和桩侧摩阻力在贯入过程中的分布形式,揭示桩土界面径向土压力和孔隙水压力的分布特征以及有效径向土压力对单位桩侧摩阻力的影响机制。试验结果表明：压桩力的变化规律基本反映了土层性质的变化,土层的软硬程度制约着压桩力的变化,开口桩压桩力明显小于闭口桩压桩力,沉桩结束时开口桩占闭口桩的33.9%～79.7%;土层的软硬程度对桩端阻力的影响较大,并且闭口桩对桩端土层软硬程度的敏感性高于开口桩;桩侧摩阻力的发挥与土层的性质密切相关,受到土层变化的原因桩侧摩阻力临近深度并不明显,并且单位桩侧摩阻力出现明显的退化现象;桩土界面桩侧土压力的增长幅度与土层性质密切相关;孔隙水压力和超孔隙水压力的分布形式与土层的渗透性有关,基于水力压裂理论结合圆柱孔扩张理论推导的超孔隙水压力计算公式能较好地反映超孔隙水压力的分布特征;粉土层中有效径向土压力与单位桩侧摩阻力的比值为0.28左右,在粉质黏土层的比值为0.3,桩侧摩阻力的退化实质上是桩侧有效径向土压力的退化。     

后注浆抗压桩受力性状的试验研究

 在温州鹿城广场5根抗压桩静载试验的基础上,揭示后注浆抗压桩在不同荷载水平下的一些规律。试验表明,注浆压力时刻都在变化,但有一个大体动态变化的范围。注浆可以固化桩底沉渣和桩侧泥皮,改善桩的承载性能。抗压桩在荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而减少,且随着荷载的增加,桩端轴力逐渐增大。对持力层是卵石层的桩采用桩端后注浆技术后,桩身压缩量占单桩沉降的80%以上。桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系。当桩土相对位移达到一定值后,桩上部土层会出现桩侧摩阻力随着桩顶荷载的增加而减少的现象,即侧摩阻力软化现象。而靠近桩端的桩侧土体,尽管桩土相对位移较小,桩侧摩阻力值却会急剧增大。     

黏土热–力学特性对能量桩力学特性的影响

能量桩运行会导致土体温度场的改变,从而影响桩周土的热–力学特性,进而影响能量桩的变形、桩–土界面应力及承载性能。将ACMEG-T土体热本构模型在ABAQUS软件中进行二次开发,通过编写UMAT子程序对能够反映黏土热–力耦合特性的三轴试验结果进行模拟与分析,验证了模型的可靠性。建立数值模型,研究了土体热–力学特性对能量桩位移、桩–土界面应力及桩身轴力的影响规律。研究结果表明,温度变化会导致土体产生累计沉降,并进一步导致桩侧产生负摩阻力;在负摩阻力的影响下,能量桩会产生额外的沉降以及不可恢复的轴力;土体热–力学特性对能量桩力学特性的影响效应随着土体超固结比的增加逐渐减弱。     

桩土接触数值模拟试验

用数值分析方法模拟桩土共同作用时自重荷载步的施加将使土体产生变形,而实际工程中,土体自重作用产生的变形早已完成,故两者之问存在一定差异.通过设置接触单元来模拟桩土之间的共同作用,并利用ANSYS中的荷载步来实现扣除土体自重应力引起的变形,对桩土进行3D有限元模拟.数值分析结果与现场实测值的比较表明,在桩土接触模拟中通过荷载步的方法考虑土体自重应力是可行的.还通过分析不同荷载步作用下桩土之间的相互挤压力分布和桩侧摩阻力分布,指出了桩端附近桩侧土体存在的"拱效应"显著减小了该处作用于桩侧的水平土压力和桩侧摩阻力.     

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。     

粗粒土中预制桩的静压施工残余应力

预制桩 沉桩施工阶段形成的桩身残余应力对桩的工作性状有重要影响。原位观测了两根 H 型钢桩静力压入粗粒土地基过程中的桩身应力,测得了很大的桩身与桩端施工残余应力。施工残余摩阻力之中性点深度随贯入桩长增加而下移,但两者之比值趋于定值。桩端残余应力除了与弹性系数有关,还受到压桩力与贯入速率的影响。随着压桩荷载循环次数的增长,残余负摩阻力不断累积,但某一固定土层深度的单位残余负摩阻力却呈现下降趋势,这与沉桩侧摩阻力的疲劳退化机理是一致的。施工残余应力的存在改变了桩周土与桩端土的初始应力状态,使得桩–土体系在工作条件下会沿着与预期不一致的应力路径受荷至破坏。这对传统的静载荷试验和 Osterberg 试桩的成果分析方法提出了挑战。若考虑施工残余应力,对桩的抗拔承载性状有利,并使得开口管桩土塞效应问题变得更复杂。桩身残余应力的分布可基于残余摩阻力的折线型分布假定,利用桩端残余应力来预测。     

基于Geddes方法的既有基桩竖向承载力评估

自实际的桩顶向下一定范围内的桩身视为长度不大于实际基桩的一根假想桩基(即"虚桩")。根据Geddes解,计算"虚桩"桩侧摩阻力引起的"虚桩"桩端平面下方土体附加应力。分析软土、粘土和强风化地层中基桩受荷后不同时期承载力试验结果,提出沉降稳定基桩总体承载力提高幅度限值。根据土体附加应力水平,结合相关规范对地基土受荷后承载力评价的规定,提出沉降稳定的桩基础桩侧摩阻力和桩端阻力抗力系数取值方法。进行了同一场地下的试桩和工程桩受力现场监测。试桩桩基采用静载荷试验方式加载,工程桩桩基通过上部结构施工加载,通过试桩确定桩侧摩阻力标准值。采用本文方法对工程桩桩基的侧摩阻力变化情况进行了评估,并与监测结果进行对比,结果表明本文方法偏于安全。对于沉降不稳定的桩基,亦根据Geddes法原理,提出了桩侧摩阻力折减系数的计算方法。     

泰州长江大桥超长桩承载性状试验研究

基于2根大直径超长桩的自平衡测试结果,对桩承载力,桩侧摩阻力,桩端阻力以及承栽性能进行了分析评价。研究结果表明,地勘报告极限值基本符合桩侧摩阻力实测值,桩身下部土体因桩孔孔壁应力释放较多,土体塌落泥皮增厚,使桩身下部实测桩侧摩阻力下降,桩底沉渣厚度对桩端阻力的发挥有重要影响。     

杭州深厚软土层钻孔灌注桩单桩承载特性研究

杭州市某高架桥选用后压浆钻孔灌注桩,为了掌握钻孔灌注桩在该软土层的承载特性,共设计了一组三根试桩进行单桩竖向抗压试验和桩身高应变试验,试桩中安装了振弦式钢筋应力计、滑动测微仪和土压力盒以反映桩侧摩阻力、桩端阻力及竖向承载力.通过对试验数据进行计算及对比分析,结果表明:杭州软土层钻孔灌注桩表现为典型摩擦桩受力性状;单桩摩阻力由上部土层到下部土层依次发挥,浅部土层在达到极限摩阻力后,随着加载的增大,由于桩周土体发生了滑移破坏,桩侧摩阻力会有所降低;桩身高应变动测试验结果与静载试验结果接近,但桩侧、桩端分担比例与静载试验结果稍有差别.     

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。     

静压桩承载性能的分析研究

本文在总结静压桩基础在广东应用经验的基础上,讨论了静压桩基础的成桩机理,压桩时穿过土层的滑动摩擦力一般较小且在同一土层中不随入土深度的增加而累计增大,压桩阻力随桩端处土体的软硬程度即桩端处土体的抗冲剪阻力的大小而波动,压桩停止后,随着超孔隙水压力的消散,滑动摩擦力逐渐转化为静摩擦力,从而使静压桩的承载力得到恢复。通过对241根桩的试验检测资料,研究分析了静压桩施工终压力和极限承载力的区别和关系,根据桩的人土深度,简易地将桩划分为短桩、中长桩和长桩,并认为短桩的极限承载力将小于压桩的终压力,而长桩的极限承载力将大于终压力。提出了静压桩适用的承载力估算的经验公式,同时给出了静压桩设计的极限侧摩擦力标准值和极限端阻力标准值的参考表。     

酸性土腐蚀对钢桩基础承载性能的影响

土质酸性是导致钢桩腐蚀的主要原因之一。服役于酸性土中的钢桩将会被侵蚀,导致桩身材料劣化,影响了桩基的安全性和耐久性。为了了解腐蚀桩的承载性能,通过中性和模拟酸性土两种环境下的桩基室内模型试验,测得腐蚀前后承台沉降量和桩端阻力值随桩顶加卸载的变化规律以及地面堆载固结过程中各土层沉降量、桩端阻力值、桩身轴力值以及桩侧摩阻力的变化情况。研究表明,由于腐蚀钢桩表面产生大量疏松的锈蚀产物,使桩–土界面的黏着力大大降低。桩顶承台的沉降量较未腐蚀桩大,腐蚀桩的桩端阻力值比未腐蚀桩大。而在堆载固结条件下,由于堆载作用不仅加速了桩间土体的固结,桩–土界面再次挤密,单桩以及群桩中各桩的桩端阻力值减小。腐蚀桩的中性点位置明显下移,腐蚀率越大的桩,桩侧负摩阻力的增加值越大,腐蚀前后中性点位置处桩身轴力变化率越大。研究成果可以为腐蚀条件下各类桩基载荷性能研究提供参考。     

EWEC土深层搅拌桩实验研究

本文通过EWEC土新型搅拌桩体与水泥土搅拌桩体的对比试验 ,证明了搅拌桩具有较高的侧摩阻力 ;提出了用EWEC土壤固化剂能使搅拌桩固结土的强度得到大幅度提高 ,可以替代水泥解决搅拌桩因桩身强度偏低而存在的侧摩阻力难以发挥、单桩承载力偏低的问题。验证了EWEC土搅拌桩的实用性     

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。     

超长嵌岩桩初始后屈曲性状分析

为探讨超长嵌岩桩初始后屈曲性状,先将桩身视为部分支撑的温克尔地基梁,提出基于组合桩侧土抗力模式建立桩土体系总势能方程。然后基于变分法导得临界荷载表达式,并应用扰动法和变分法推导得超长嵌岩桩初始后屈曲过程中临界荷载变化值与桩土体系参数的一般关系式。据此分析了不同参数对桩身屈曲及初始后屈曲平衡性状的影响。结果表明:初始后屈曲过程中的桩身平衡分枝点具有对称性,但稳定与否与桩侧土抗力模式、桩土刚度比及桩身埋置率等参数有关;设计规范的m法不能很好地反映超长桩的桩侧土抗力模式,所得的临界荷载值偏大。采用组合桩侧土抗力模式分析超长桩的屈曲及后屈曲较m法更为合理。     

抗滑桩桩后土拱效应特征的三维数值研究

通过对抗滑桩桩后土拱效应的三维数值模拟分析,发现在抗滑桩桩后和桩间土体中存在两种不同作用机理的应力拱,抗滑桩桩后土拱效应随着深度的增加而增强,不同性质的土体土拱具有不同的形状。经过对抗滑桩桩后土拱效应影响因素的分析表明,抗滑桩桩后外载荷大小、桩间距、土体内摩擦角、黏聚力、土体与桩体的相对刚度的大小、土体的泊松比、桩土接触面性状等对土拱效应有不同程度的影响。     

深层搅拌桩复合地基沉降变形研究

通过现场复合地基静载荷试验和桩土应力比的测试,探讨了水泥土复合地基桩距拉大以后桩土应力比和承载变形机理。对桩距s=(2.57~2.64)d的复合地基而言,由于搅拌桩周侧摩阻力的充分发挥,桩间土中的应力不会相互叠加,使复合地基的加固区形成较为坚实的“加筋复合垫层”,从而有效扩散应力,使得复合地基的沉降量大大减小。