桩-桶基础抗拔承载力分析

根据新型基础一桩-桶基础在上拔荷载作用下的颗粒流模拟试验结果,分析了桩桶基础在上拔荷载作用下土体的破坏过程,并对颗粒流模拟试验的颗粒的破坏面进行拟合,提出桩桶基础的上拔承载力计算模式。桩-桶基础的极限上拔承载力由破坏土体侧表面抗剪强度在竖直方向投影的集合及其包围土体土重和桩-桶基础自重组成,建立了桩-桶基础的上拔承载力计算公式,分析了上拔承载力影响因素。     

戈壁地基扩底掏挖基础抗拔试验及其位移计算

在甘肃和新疆7个戈壁碎石土场地完成了46个扩底掏挖基础抗拔现场试验,分析了基础抗拔荷载-位移曲线的阶段特征,应用L1-L2方法确定了所有基础抗拔承载力和位移。采用归一化荷载-位移双曲线模型对实测荷载-位移曲线进行拟合,得到了各试验基础归一化荷载-位移双曲线模型拟合参数取值及其统计规律,给出了同时考虑抗拔基础极限承载力计算理论模型误差和归一化荷载-位移双曲线模型不确定性时基础荷载和位移的计算方法。结果表明：戈壁碎石土扩底掏挖基础抗拔荷载-位移曲线呈初始弹性直线段、弹塑性曲线过渡段和直线破坏的3阶段变化规律,归一化荷载-位移双曲线模型可较好拟合基础实测荷载-位移曲线,归一化荷载-位移双曲线模型不确定性可转化为该双曲线模型拟合参数的不确定性,基于强度和变形统一的工程设计更有利于工程安全。     

螺旋桩基础抗拔试验研究

异型的桩体几何形式增加了抗拔螺旋桩的桩土相互作用复杂性,抗拔试验研究有利于了解螺旋桩基础的承载机制和影响因素。通过16次原型桩抗拔试验,实测了单桩上拔荷载-位移曲线（U-Z曲线）,该曲线表现出多拐点、渐进型特点,采用单位荷载的桩顶位移变化率、桩顶位移增量以及结合地基变形特征的方法判定了3种桩型的抗拔极限荷载。用U-Z曲线、lgU-Z曲线和P/Pu-Z曲线初步分析了桩体埋深、深宽比、首层叶片埋置深度以及叶片距宽比等参数对螺旋桩基础抗拔承载性状的影响。试验表明,抗拔螺旋桩的埋深、首层叶片埋置深度和叶片距宽比存在临界点,影响桩土的工作性状和破坏模式。     

条形板抗拔承载力塑性极限分析

从土塑性力学极限分析上限定理出发,建立了条形锚板上拔时条分式平移破坏机构。根据外部作用荷载和土体自重所做的外功率与塑性变形区的内部能量耗损率相等的条件,建立起虚功率方程,并由此得到了抗拔极限承载力计算公式,该公式概念清楚,使用方便。分析了承载力系数,表明黏聚力项受强度的响应系数m值影响较大,而重力项和超载项受其影响很小。通过与前人的试验资料和Meyerhof-Adams计算理论得出的结果进行比较,表明了建议方法的可靠性,对土体抗拔问题具有一定的实用意义。对比的结果同时也验证了强度响应系数m只对抗拔承载力的黏聚力部分产生明显影响的结论。     

砂土中单桩抗拔极限承载力的计算

桩侧极限摩阻力是砂土中单桩抗拔极限承载力的主要组成部分,作为计算桩侧极限摩阻力的关键参数--土侧压力系数K的取值合理与否直接影响到单桩抗拔极限承载力计算的准确度。首先,基于密砂和松砂中的桩在上拔破坏时桩侧土压力分别呈被动和主动状态,同时考虑桩侧摩阻力和桩身表面粗糙度的影响,分别推导了不同相对密实度砂土中的土侧压力系数。然后,利用所得到的土侧压力系数并考虑桩侧单位摩阻力发挥的临界深度,按沿桩-土界面发生圆柱状剪切破坏模式建立了砂土中单桩抗拔极限承载力的计算方法。最后,利用该方法对已有的抗拔桩试验结果进行分析和比较,结果表明计算值与实测值吻合较好。     

上覆土嵌岩扩底桩抗拔承载特性离心模型试验及计算方法研究

随着我国西部输电线路工程的快速发展,杆塔基础抗拔问题日益突出,岩体的破坏模式、极限抗拔承载力的计算方法都是目前亟待解决的关键问题。根据离心模型试验结果,分析了岩体破坏模式、荷载-位移曲线、桩身轴力分布和桩侧摩阻力曲线。基于试验结果对岩体破坏形状进行无量纲化处理并拟合,得到了统一的函数描述形式。在此基础上,利用极限平衡法推导出上覆土嵌岩扩底桩极限抗拔承载力的计算方法,并对该计算方法作了简化分析,将积分计算值和简化计算值分别与离心模型试验结果进行对比。研究结果表明:上覆土嵌岩扩底桩的软质岩破坏模式为喇叭型曲面,可用统一的幂函数形式进行描述。简化计算方法的结果与离心模型试验结果吻合良好,提出的新方法对西部山区杆塔基础的抗拔设计具有参考和应用价值。     

DX桩抗拔承载机理及设计计算方法研究

DX桩（挤扩灌注桩）具有良好的抗拔特性和广阔的工程应用前景。对DX桩与普通桩的抗拔承载特性进行了对比分析,探讨了DX桩的抗拔破坏模式,分析了DX桩的抗拔荷载传递机理及其主桩桩侧与支盘抗拔阻力沿深度的发挥特征。在此基础上,根据DX桩的构造特征,充分考虑主桩桩侧摩阻力和DX桩支盘或3n型分支周围土体摩阻力的影响,建立了极限状态下DX桩抗拔平衡方程,从而导得DX桩抗拔承载力计算公式;对公式中各计算参数的合理选取及相应的试验手段等进行了分析和讨论,给出了DX桩的抗拔设计计算方法与步骤。最后,对影响DX桩抗拔承载力的桩侧土体强度、支盘受荷面与水平面的夹角、支盘数量与间距以及成桩工艺等主要因素进行了定性的分析。     

扩底桩的上拔试验及其颗粒流数值模拟

通过原型试验和应用颗粒流理论及其PFC2D程序数值模拟,研究了黄土中扩底桩承受上拔荷载的宏观力学性能及其细观结构,以及扩底桩在上拔荷载下的位移、极限上拔承载力和破坏机理.结果表明增加扩底桩扩大端的高度对提高承载力是有效的;破坏机理为土的减压软化和损伤软化的渐进性破坏.并提出了扩底桩极限上拔承载力计算式,计算值与实测值相吻合.应用颗粒流理论分析了颗粒细观结构、受影响区域、扩底桩的上拔位移和土中滑裂面.颗粒流模拟的土中滑裂面、荷载与位移关系和宏观试验实测结果相一致.     

静压钢管注浆微型桩抗压与抗拔对比试验研究

通过现场桩基承载力试验,对静压钢管注浆微型桩抗压与抗拔性能进行了对比分析。基于实测Q-s曲线,研究压力注浆工艺及注浆体积比对微型桩抗压极限承载力、抗拔极限承载力以及极限侧阻力的影响,分析注浆微型桩的桩土作用机理,对微型桩抗拔极限状态进行讨论,建议微型桩设计抗拔系数 极限抗拔位移。研究结果表明,软土地基中静压钢管注浆微型桩较未注浆钢管微型桩,桩基极限承载力提高显著,桩基抗拔性能良好。     

插入式基础真型抗拔试验研究

对一种新型杆塔基础--插入式基础进行了大量抗拔室内真型试验,分析了影响插入式基础抗拔极限承载力的各种因素。试验结果表明：角钢在发生屈服前,角钢与混凝土间的拉拔力与角钢的种类无关,荷载-相对位移曲线几乎重合;而一旦角钢发生屈服,由于抗拉屈服强度的不同,角钢的种类对抗拔极限承载力的影响将很大;角钢的抗拔力随着角钢埋入长度的加大而增加;混凝土强度越高,埋入角钢间的摩擦力越大,则抗拔极限承载力越大;配筋率对埋入角钢的抗拔极限承载力影响不大。     

包裹碎石桩承载特性试验研究

为了研究包裹碎石桩的承载机制,开展了室内模型试验,对不同套筒长度和刚度的包裹碎石桩承载力、端阻力、变形和破坏情况等进行了分析。试验中利用自制的桩体径向变形测量仪监测了桩体的径向变形情况。试验结果表明：当桩体支承在坚硬土层时,全长包裹碎石桩有效提高碎石桩的承载力和刚度,且采用弹性模量较大的土工材料套筒,包裹碎石桩的极限承载力和刚度也较大,部分包裹碎石桩（包裹长度为0.6倍桩长）相对于碎石桩优势不明显。这是因为部分包裹碎石桩和全长包裹的承载特性、变形特点和破坏模式均存在差异。全长包裹碎石桩传递至桩底端的荷载大于部分包裹碎石桩和碎石桩的。与部分包裹碎石桩和碎石桩比较,全长包裹碎石桩桩身变形分布较为均匀,同一应力作用下,桩身最大径向变形量较小。此外,全长包裹碎石桩刺入顶部褥垫层发生破坏,而部分包裹碎石桩发生鼓胀破坏。     

顶部加箍碎石桩极限承载力上限分析

针对软土区顶部加箍碎石桩复合地基,根据理论上较为严密的极限分析上限法,通过构建协调的速度场,综合考虑土重和加箍段桩侧摩阻力等因素的影响,基于能量平衡原理推导出了单桩极限承载力递推计算公式。在此基础上,利用随机优化搜索方法搜索出临界滑裂面,从而获得更为合理、严密的顶部加箍碎石桩极限承载力计算方法。最后,结合典型的工程实例进行了对比验证和参数分析,结果表明：计算结果与实测值、既有方法计算值相比相对误差在5.4%范围内,最优顶部加箍深度约为桩体半径的8倍,可为工程实践提供一定的参考。     

复杂地质条件下高层建筑岩石地基承载力取值的探讨

结合一个典型的工程实例,综合分析和比较了室内岩土试验和原位试验结果对岩石地基承载力设计取值的影响。提出在复杂地质条件下按室内岩土试验的结果比按经验取值偏低,以原位试验的试验结果确定地基承载力更为科学、合理。通过原位试验确定地基承载力和变形模量,用原位试验的变形模量计算建筑物的沉降,并与实测值进行比较,两者结果非常一致。     

岩体原地承载能力评价方法初步研究

有效评价岩体的原地承载能力,对于水电工程设计和安全运行是非常重要的。结合现场实测资料对岩体的原地承载能力评价方法进行了分析研究,提出了具有明确物理意义的评价岩体在长期高水头作用下原地承载能力试验方法,对水力劈裂和单压力点压水试验的原理、方法进行了论述。从理论上讨论了岩体原地承载能力与地应力、孔隙压力的关系,探讨了岩体原地承载能力的时间效应及其影响。依据裂隙面正应力和孔隙压力的影响,给出了岩体的原地承载能力取值范围。     

大型石化地基振冲碎石桩处理现场试验研究

针对大型炼厂工程地基处理的复杂性,开展了振冲碎石桩的现场试验。利用静力触探试验检测桩体密实度和判别饱和砂土液化。基于旁压试验、标准贯入试验和重型动力触探试验结果,分析了施工前后地基承载力和土体工程特性变化情况。以单桩和复合地基载荷试验结果验证了桩间土、单桩及复合地基的承载性能。研究结果表明,振冲碎石桩对桩长范围的砂土具有明显的挤密效应,工程特性和场地的均匀性在处理后有了明显改善和提高,有效地消除了桩长范围内砂土的液化可能性。静载荷试验结果表明,振冲碎石桩复合地基承载力能达到设计要求;振冲碎石桩对砂土层下卧黏性土层的加固作用不明显,部分深度范围内土体强度降低;当地面以下10 m内不存在厚度大于5 m的软土夹层时,较薄的软土夹层状对挤密加固其余深度的砂土未产生明显影响,对地基承载力影响亦较小。     

抛石挤淤深度的计算方法和模型试验

在含水率大、抗剪强度低的淤泥中采用抛石挤淤的办法加固地基或建造围埝,处理效果好且经济效益显著,因此得到了广泛地应用。抛石在软弱地基中下沉,直至其重力与地基承载力平衡为止。挤淤所形成截面的形状及抛石下沉深度的计算是此项研究的重点,基于抛石截面为倒梯形和矩形两种形状的假定,考虑淤泥表面隆起对承载力的影响,利用土体极限平衡理论,推导出抛石挤淤深度与抛石高度的关系。通过抛石挤淤的模型试验和现场挤淤的数据,分析比较两种假定下挤淤公式的准确性和适用性,试验结果与公式吻合性很好,该研究结果可为相关工程的设计和施工提供参考。     

碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基的机制研究

高原湿地软基的突出特点是含有地质条件很差的泥炭层。采用碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基是一个新的尝试。在有限元分析的基础上,给出了碎石桩联合土工格栅复合地基处理高原湿地软基的受力、变形特征与作用机制,结果表明,碎石桩可以加快软基的排水固结,提高地基的承载力,土工格栅的主要作用在于限制路堤的侧向位移和减小差异沉降。     

基于有效应力法的静压桩时变承载力研究

基于天然饱和黏土地基中静压沉桩扩孔问题的弹塑性解,以沉桩结束后桩周土体的应力状态为初始条件,推导了桩周孔压消散的解析解。在此基础上,考虑桩周土体再固结过程中的土体松弛效应,提出了采用有效应力计算天然饱和黏土中静压桩时变承载力的理论方法。通过已有离心模型试验和现场试验结果对该方法进行了验证,研究了沉桩结束后静压桩承载力随固结时间的变化规律。结果表明,提出的理论方法合理考虑了土体的原位力学特性、沉桩效应及沉桩结束后土体有效应力的变化,因而可以较好地预测静压桩的时变承载力。该研究成果为合理确定黏土中静压桩承载力提供了理论依据,具有一定的理论和工程意义。     

Vertical bearing capacity behaviour of single T-shaped soil–cement column in soft ground: laboratory modelling,field test,and calculation

The T-shaped soil–cement column is a variable-diameter column, which has an enlarged column cap at the shallow depth, resulting in the column shape being analogous to the letter “T”. In this study, 1-g laboratory and full-scale field loading tests were employed to investigate the vertical bearing capacity behaviour of a single T-shaped column in soft ground. Pressure cells were set in a T-shaped column in the field to measure the vertical column stress above and below the column cap during the loading test. After the loading test, several columns were excavated to investigate their failure modes. The results indicated that, since the section area of the column cap was remarkably higher than that of the deep-depth column, the stress concentration occurred in the deep-depth column just under the cap, leading to column failure. Based on this failure mode, a simplified method was proposed to estimate the ultimate bearing capacity of a single T-shaped column; the comparison of estimated and measured results indicated the applicability of the proposed method.     

深长变径搅拌桩荷载传递规律的试验研究

采用一种新型的地基处理方式--变径水泥土搅拌桩,处理了浙江省湖州地区深达20多米的深厚软土地基,通过对载荷试验和桩身应力实测资料的分析,研究了深长变径搅拌桩的承载特性和荷载传递机制。研究表明,受到桩身强度的限制,荷载沿桩身传递限定在一定范围内;由于桩径的变化,桩身应力在变截面处出现了应力集中现象;桩身轴力沿深度逐渐衰减,且在变径位置以上桩体衰减速率较下部快;最大侧摩阻力发生在桩顶附近,在变径处附近由于扩大头端承作用而锐减,但变径位置以下一定深度范围内的桩侧摩阻力得到提高;扩大头端承力随桩顶荷载的增加而逐渐变大,但占总荷载的比例不大,桩侧摩阻力仍提供了大部分的承载力,因此变径水泥土搅拌桩属于有支点端承力的摩擦桩。结合3种不同单桩破坏模式,提出了深长变径搅拌桩的单桩极限承载力计算公式,经过试算发现与现场试验结果相差在10%以内,计算结果可靠,可推广应用于实际工程中。