动力触探杆长修正系数试验研究

动力触探是一种应用广泛的原位测试技术,其动探杆长最大可达到上百米,在实际应用中需要进行杆长修正,目前规范中关于动力触探杆长修正问题,给出了以牛顿弹性碰撞理论和弹性杆波动理论为基础的两种修正方法,依据两种理论得出的修正系数是截然不同的。动力触探试验成果应该如何进行杆长修正,是限制该方法应用的重大问题。针对动力触探杆长修正问题,提出了室内模型试验,并依据砂砾石和均质砂两种地基土进行不同杆长的重型动力触探模型试验,杆长分别为2.0、8.9、16.4、23.4、30.0、36.0 m。通过试验,得到重型动力触探杆长修正系数。分析认为,重型动力触探杆长修正规律符合牛顿弹性碰撞理论,且与地基土材料特性无关。     

结构性砂土静力触探试验离散元分析

为研究结构性砂土静力触探的宏微观力学特性,在10 g重力场中生成一个净砂地基;将一个考虑胶结厚度的微观胶结接触模型引入到净砂地基中以生成结构性砂土地基;用一定速率移动探杆以模拟结构性砂土中的静力触探过程,其中,探杆由4面刚性墙组成。结果表明,随着贯入深度的增加,锥尖贯入阻力逐渐增大,增长速度逐渐减慢,在达到临界深度后贯入阻力在某一定值附近波动;锥尖部位有明显的力链集中现象,力链的集中程度和范围会随着贯入深度的增加而逐渐提高和扩大;静力触探过程中,探杆两侧的土体经历了明显的加载和卸载过程,且土体主应力方向发生偏转;离探杆越远,主应力偏转速度越慢,最终偏转角越小;不同深度处平均纯转动率（APR）的变化趋势基本相同,而APR最大值会随着土体深度而逐渐增加;探杆的贯入会使土颗粒间胶结发生破坏,胶结的破坏形式主要有拉剪破坏和压剪破坏两种,而拉剪破坏数目要比压剪破坏数目多。     

动力触探杆长适应性及其修正试验

西部地区河床深厚覆盖层勘探取样及工程特性是水电工程地质勘察中常遇技术难题,动力触探(dynamic penetration test,DPT)因操作简单、适用土类多而成为西部地区河床覆盖层原位测试首选方法.现行规范仅给出了20 m杆长范围的修正方法,但对超此范围重型、超重型动力触探杆长适用性及修正问题,长期以来业内则颇多争议却少有研究.鉴于此,利用现场试验与数值模拟相结合,通过对动力触探试验杆上各测点应变现场实测并得到各测点应力分布,再利用LS-DYNA软件进行反演分析并确定相关计算参数,而后进行杆长25 m、40 m、60 m、80 m、120 m的数值模拟计算得到了杆长适用范围及修正系数.试验研究方法及成果可供类似问题研究与深厚覆盖层地区工程勘察借鉴或参考.      

单桩极限承载力的静力触探估算法研究

结合上海现行规范,在利用高应变动力测试获得单桩极限侧摩阻力和极限端阻力的基础上,提出静力触探估算单桩极限承载力的修正公式,并对其中的修正系数进行分析,从而获得了修正系数的统计结果。为减少高应变动力测试可能带来的误差,利用静载荷结果对所得的修正公式进行再次修正,并最终获得由静力触探估算单桩极限承载力的公式。工程实例验证表明,用所得公式计算单桩极限承载力的结果精度更高,从而为研究静力触探确定单桩极限承载力提供了一种新的途径。     

旋压入土式静力触探机制研究

由于现有静力触探机械设备提供的动力有限,使得静力触探技术无法应用于较硬土层或较深土层中（应力较高）。保证探头顺利平稳地探入较硬土层,是触探技术应用于硬土层的前提条件。通过对旋压式触探时探头上的受力进行分析,推导了不考虑侧壁摩擦力的旋压式触探的总锥尖阻力和扭矩的理论模型,同时也推导了用旋压式触探测试成果计算锥土间摩擦系数的数学模型,并在室内旋压式触探仪上进行相应的试验,试验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且试验结果表明：对同一土体制成不同含水率、干重度的试样进行相同的探入速度和旋转速度下的旋压式触探,所得的扭矩与总锥尖阻力呈线性关系。根据数学模型计算的锥土间摩擦系数要比土体的内摩擦系数大得多,但两者具有较明显的一致性。结合土层的各向异性的特点、锥土间的摩阻力的存在等因素分析了旋压式触探方式能够降低总锥尖阻力的原因     

浅埋硬土层小截面短桩沉桩分析

在地层比较特殊的地段,往往由于经验及对地质情况认识不深而出现沉桩困难、桩头开裂等现象。文章针对浅埋硬土层采用小截面短桩情况,应用静力触探测试指标计算沉桩阻力,结合考虑桩身强度的方法进行沉桩分析,并统计了不同锤型入持力层不同深度的实际锤击数,为以后类似工程的选锤提供参考。     

海洋石油平台超长桩拒锤分析及工程实例

桩基础是海洋石油平台常用的基础形式,受海上环境的限制通常分段制造、运输和锤击贯入,各桩段通过焊接连为整体,若接桩等造成停锤时间较长,后继打桩可能产生拒锤现象。打桩过程中桩周土体会积累很大的超静孔隙水压力,使桩周一定范围内土体发生水力劈裂现象,导致桩周土体排水固结及强度恢复速度加快,停锤时间越长,土体强度恢复程度越大,造成后继打桩困难甚至拒锤。提出了一种通过疲劳因子? 考虑停锤期间土体强度的恢复,利用GRLWEAP软件计算后继打桩贯入所需锤击数并判断拒锤风险的分析方法。将工程实例和实测结果进行了对比,文中方法计算得到后继打桩贯入锤击数和实测值接近,表明其可行且应用性较强,可为工程设计和施工提供指导。     

桩端加环对PHC桩影响的试验研究

PHC桩在动力打桩过程中,往往会因为锤击数或锤击能量过高而发生桩头或桩身损坏,引起的挤土效应和振动效应也会对周围环境造成不良影响.PHC桩桩端加环可减少沉桩过程中桩侧土体摩阻力的影响,结合某电厂工程综合试桩工作,通过对沉桩总锤击数、最终贯入度、土塞高度、打桩振动测试及高应变检测结果的分析,指出桩端加环对保证PHC桩的完...     

碎石土勘察中重型圆锥动力触探的应用——以贵州某变电站为例

圆锥动力触探试验是一项实验设备相对简单,操作方便,适应土类较广,并且可以连续贯入的原位试验方法.它对地基土的力学分层,以及评价地基土的均匀性和物理性质等方面具有一定的功效.笔者以贵州某变电站岩土工程勘察为例,通过重型圆锥动力触探实验记录锤击数,通过杆长与地下水位校正,确定土层的承载力,并根据确定的地基土力学分层,绘制勘...     

“标贯”确定粘性土承载力标准值简易计算法

标准贯人（“标贯”）试验锤击数,要确定粘性土地基承载力标准值简易计算公式。将经杆长修正的标准贯人击数N进行统计分析,再把修正击数平均值带人相关方程,计算粘性土的承载力标准值fk,从而简化了计算过程。     

CPTU试验在土体动力学参数计算中的应用研究

为探讨孔压静力触探(CPTU)数据能否在土体动力学参数计算中进行应用,结合港珠澳大桥补充勘察项目CPTU及波速测试资料,利用SPSS和OriginPro软件对比分析前人研究成果,提出了更适合于计算研究区波速(Vp、Vs)的经验拟合公式,公式考虑了深度影响,计算结果优于前人经验公式,尤其是当土层埋深大于30m时.基于此,对CPTU数据在土体动力学参数Ed、Gd及μd计算方面进行了对比分析研究,提出了研究区土体动力学参数计算公式,公式计算偏差均在可接受范围之内.同时发现土层深度及修正锥尖阻力的负指数形式在拟合土层纵、横波速Vp、Vs时具有重要意义.     

修正有限元强度折减法与失稳判据在边坡稳定分析中的应用

现有的有限元强度折减法用于边坡稳定性分析,在土体变形特性的认识和失稳判据上有缺陷。基于土体的应力-应变曲线和邓肯-张非线性弹性模型进行有限元强度折减法计算分析,在现有方法仅对强度参数--黏聚力c和内摩擦角φ进行折减的基础上,提出了切线弹性模量Et的折减算法,更全面地体现折减的内涵;提出了以潜在滑动区域的能量积分变化作为判据,根据能量积分与折减系数关系曲线的特征,将其拟合成两段直线,以其交点所对应的折减系数作为边坡的安全系数。比较分析了修正Duncan有限元强度折减法、失稳判据与文献的计算结果,同时分析了边坡滑动区能量积分计算范围对结果的影响,并用于南水北调东线实际工程计算分析。结果表明：修正Duncan有限元强度折减法能较全面考虑土体的变形和强度特性,新的边坡滑动失稳判据可行且具有较好的计算稳定性,能保证工程建设的安全。     

双圆盾构隧道施工引起的地面沉降预测

将随机介质理论应用于双圆盾构隧道施工引起的地面沉降计算,假定开挖后土体移动模式为不均匀收敛,推导了土体损失引起的地面沉降计算公式。算例分析结果表明：预测结果与实测值比较吻合;双圆叠加模型计算结果明显偏大,原因是没有考虑双圆盾构重叠部分减少的土体开挖面积,仍按两个单圆的土体开挖面积来计算,导致土体损失量比实际大;将双圆叠加模型计算结果按实际土体开挖面积相应折减,发现其计算结果仍比实测值大,表明双圆盾构隧道不能简单地采用两个单圆叠加得到。对双圆叠加模型进行修正,提出修正系数取值,修正后的双圆叠加模型计算值与实测值较吻合。     

粗粒土的破碎耗能计算及影响因素

粗粒土的颗粒破碎直接改变了土体本身结构,对粗粒土的剪胀和内摩擦角都会产生影响。在土体剪切过程中,体积应力和剪切应力在体积应变和剪切应变上做功,这部分能量在剪切过程中转化为颗粒的弹性储能、颗粒间的摩擦耗能、颗粒剪胀时对外做功和颗粒破碎耗能4部分。准确计算剪切过程中粗粒土破碎耗能的目的是：从能量角度分析颗粒破碎对土体本构关系的影响,为建立考虑颗粒破碎的粗粒土本构关系创造条件。通过分析粗粒土的常规三轴试验数据,计算得到了剪切过程中的粗粒土破碎耗能。计算结果表明,常规三轴试验条件下粗粒土破碎耗能主要受固结应力、土体摩擦系数M等因素的影响。     

基于能量桩现场试验的土体综合热导率系数研究

能量桩技术兼具支撑上部荷载和浅层地热能换热器双重功能;作为一种节能减排技术,近年来在国内外获得了一定的发展。然而,目前简单套用基于传统地埋管换热器获得的土体综合热导率系数,无法准确计算能量桩换热效率。依托河南理工大学某低承台3×3能量桩群桩工程应用,开展基于能量桩的土体综合热导率系数测试现场试验和数值模拟研究,分析加热时长、加热功率、流速及桩长等因素对土体综合热导率系数的影响规律,继而探讨能量桩在群桩中的布置形式对土体综合热导率系数的影响规律。研究结果表明,基于传统地源热泵测试所发展起来的土体综合热导率系数线热源分析方法,并不适用于分析基于能量桩现场实测所获得的相关数据;有必要推导一套考虑桩径影响的、适用于能量桩的土体综合热导率系数测试与计算分析方法。     

孔隙变化对吹填土地基真空预压固结的影响

吹填地基真空加固过程中,吹填土由液体泥浆变为固态土体,其孔隙降低非常大。由于土体的渗透性和压缩性是孔隙比的函数,因此,吹填土在固结过程中固结系数变化很大,而现行设计方法中固结系数取为常数,这导致预测结果和实际结果差异较大。为考虑固结过程中孔隙变化对固结过程的影响,推导了真空荷载作用下土体固结系数与有效应力的关系,并将该关系应用于巴隆固结理论,从而建立吹填土地基真空固结分析模型。通过室内模型试验,验证了该模型的合理性。计算结果表明,考虑孔隙变化的影响时,吹填土地基前期固结速度快,而在后期逐渐变慢。由于排水面附近土体渗透系数迅速降低,阻碍了周围土体中孔隙水向排水面排出,因此,与现行固结设计方法计算结果相比,吹填土地基后期固结速度慢,总体固结时间长。     

大直径超长桩打桩过程中桩周土体的疲劳与强度恢复

大直径超长桩的出现给海上的打桩施工增加了难度和复杂性,也使得打桩分析和预估锤击数具有重要的意义。研究表明,当连续进行打桩施工时,桩长时间连续运动导致桩侧土体强度降低,土体产生了疲劳,沉桩相对容易,使得桩体的贯入度与锤击数较预测偏低;当施工停止一段时间后,土体固结排水,强度得到恢复甚至提高,导致继续打桩时难度增加,锤击数增高或出现无法继续贯入的现象。结合一维应力波动理论、桩-土相互作用模型、土体的有效应力原理和固结理论,提出了模拟土体疲劳和强度恢复的数值分析方法,对采油平台的桩基工程进行了打桩分析,计算结果与实测数据吻合较好,说明提出的数值模拟方法具有可靠性。     

一种静力触探模型箱试验装置的研制及其试验研究

设计了一套静力触探模型箱试验装置,该装置可以在模型箱水平面内任意位置进行贯入试验,贯入速率在一定范围可控,贯入倾角可调节。将该装置用于TJ-1模拟月壤静力触探力学特性的研究,试验结果表明：地基表层模拟月壤发生刺入剪切破坏;贯入阻力随贯入深度的增加而增加;探杆周围同一深度处土体的水平土压力表现出轴对称特征,其值在探头靠近土压力盒过程中逐渐增大至最大值,后随探头远离土压力盒又逐渐减小至0,且不同深度土体水平土压力峰值随贯入深度增加而增大;贯入点正下方土体的垂直土压力随贯入深度的增加而增加,主要影响范围约为距探头200 mm处。基于以上试验研究,表明该模型箱的设计是合理的,且TJ-1模拟月壤力学特性的研究成果能够为将来涉及到TJ-1模拟月壤的航天试验提供必要的技术参考。     

黄土深基坑潜水区降水诱发地面沉降的简化算法

针对黄土地区深基坑降水导致地层不均匀沉降,危及坑周建筑物的问题,论文基于基坑降水诱发地面沉降机理分析,以分层总和法和剪切位移法为基础,推导出降水引起地面沉降的简化计算公式。在忽略群井效应和土层侧向变形的前提下,依据Dupuit公式得出基坑降水曲线方程,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区。引入修正系数,对黄土地区不同性质土层因孔隙水压力减小产生的有效应力增量修正,同时考虑桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,分别计算距井轴不同距离处的沉降量,叠加后得出最终的沉降值。对比数值模拟计算结果及工程实例监测值,分析表明:在桩-土交界处,侧摩阻力对土体竖向沉降的约束作用最明显;在1.5倍降水深度范围内的沉降计算值精度远高于规范算法,能够较好的预测降水期间黄土地区坑周不同距离处的地面沉降量。     

真空预压地基沉降计算方法研究

采用单井地基等效圆内真空压力的平均值等效代替群井地基内部真空压力的平均值推求在K0固结条件下地基沉降计算方法。在原有考虑土体侧向变形（非K0固结）的地基沉降计算方法的基础上对体积应变修正系数进行了新的考虑与分析,提出平均体积应变系数的概念,认为考虑侧向位移的固结沉降应采用平均体积应变系数对公式进行修正。进行有限元计算分析,将理论计算值、有限元计算值、实测值三者进行比较分析,认为计算值合理、可靠。采用真空预压沉降计算方法进行沉降预测较为合理便捷,对真空预压设计有一定的指导和借鉴作用。