现浇薄壁管桩低应变动力检测适应性探讨

现浇薄壁管桩是一种大直径的管桩,在低应变检测时必然存在平截面假定不满足以及桩头三维效应的问题。无桩帽管桩低应变检测时由于激发了非轴对称的弯曲模态,并不是达到一定的深度平截面假定就会满足,各截面不同的点会受到不同程度的高频干扰,桩顶90°点受到了较小的高频干扰,低应变检测时激振点与传感器夹角为90°时更容易得到清晰的反射波信号。解析解和有限元解的结果均表明,带帽桩在桩帽的动力响应信号能看到明显的桩底反射和缺陷反射时距离桩心不同点上所感受的高频干扰的频率一样,速度振幅不同,距桩心0.50 （ 为桩半径）的点受到最小的干扰。     

变截面桩竖向承载特性的数值模拟研究

以变截面桩为研究对象,采用FLAC3D对其竖向承载特性进行了数值分析,在分析中考虑了变截面桩的几何尺寸和土层分布的影响。研究结果表明:变截面桩中扩径部分的直径与未扩径部分的直径的比值δ越大,变截面桩的竖向极限承载力逐渐增大;变截面处接近桩顶时的竖向极限承载力比接近桩底时小;当扩径部分的长度逐渐增加时,变截面桩的竖向极限承载力逐渐增大;当变截面部分所处的土性为粘质土、变截面部分以下桩体所处的土性为砂土时,变截面桩的竖向极限承载能力明显高于相反的情况。     

但渡大桥缺陷桩处治及承载力估计

缺陷桩基处理是工程建设中常见的困难问题。以但渡大桥工程出现的桩基混凝土强度等级不满足设计要求为例,以工程规范和桩土参数经验取值为依据,提出缺陷桩基处治方案。并详细计算和分析了缺陷桩基处治前后的竖向和水平承载力对比,为该工程处治的设计和施工提供参考依据。     

长短桩技术在有邻近堆土建筑中的应用

建筑物周边的不均匀堆土给建筑物带来了安全隐患,如何消除这些安全隐患又避免高昂的桩基工程造价,就这一问题针对土层中存在多层可利用的桩端持力层提出了短桩、桩间土提供承载力,堆土侧采用长桩控制建筑物的不均匀沉降的长短桩组合桩基础的设计思路,并对全短桩方案和邻近堆土侧加长桩长的长短桩方案分别进行了三维有限元分析。分析结果表明,对有邻近不均匀堆土的建筑物采用长短桩组合桩基础,不仅可以有效地控制建筑物的不均匀沉降,而且大大减小了桩基础的工程造价,对解决不均匀堆土对建筑物带来的危害,提供了一种设计思路。     

土钉墙+排桩在明挖隧道深基坑支护中的几个问题

就当前土钉墙+排桩在明挖隧道深基坑支护中的几个问题,开展了有针对性的研究。采用理论分析和数值计算方法,结合工程实例,深入探讨了土钉墙坡比i,排桩桩径-间距（D-S）,以及设有内支撑时,桩-撑相对刚度等参数的选取原则。结果表明：（1）i越小,土钉墙越稳定,但排桩弯矩、水平位移越大。在土钉墙自身滑动稳定前提下,i宜取大值。（2）D-S越大,排桩水平位移越小,排桩混凝土、钢筋量越少,造价越低,但桩间土的防护越困难。在工程地质好、地下水位低的情况下取大桩径、大间距,反之取小值。（3）弱桩强撑的支护效果好,但对施工干扰大;强桩（非悬臂）弱撑造价低。选择桩-撑的相对刚度需从工程地质、周边环境要求、工期、造价等因素综合考虑,方能达到安全可靠,经济合理的目的。     

现浇X形混凝土桩沉桩挤土效应现场试验研究

挤土型桩的挤土效应一直是工程界研究和关注的热点问题之一。结合南京长江四桥北接线段现浇X形桩软基处理工程,首次开展现浇X形混凝土桩（简称X形桩）沉桩过程现场试验,测得不同X形横截面方向、不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力以及孔隙水压力的分布规律,研究X形桩挤土效应规律。研究结果表明,最大水平位移发生在桩顶,距离5倍等效桩径处的土体水平位移可以忽略不计;随着桩中心距的增加,挤土压力和孔隙水压力逐渐减小,并且尖角方向的挤土压力大于凹弧方向的挤土压力。现场试验数据为X形桩的布置形式以及桩间距的选择提供有力的设计参考依据。     

桩基完整性检测中桩身应力波衰减规律及其应用

通过建立桩土系统相互作用模型,对同一桩土刚度比下不同桩侧土阻尼系数时的桩身应力波衰减曲线用最小二乘法进行拟合,得到均质土中桩身任意质点最大波幅和桩顶质点最大波幅比与桩周土阻尼系数和波传播时间的乘积呈负指数关系;成层土中波幅比与各层土的阻尼系数和波传播时间乘积的和呈负指数关系。将其应用于桩身存在单一缺陷时的缺陷程度量化分析模型,建立了较为实用的桩身缺陷程度量化分析模型,并通过工程实例验证。     

水流冲刷对桩基承载性状影响的数值模拟

利用三维有限元耦合数值模型,对水流冲刷作用下桩基础从低承台向高承台的变化过程中承载性状变化的数值模拟方法进行探讨,得出一种较为理想的模拟方法,对于复合地基中的水流冲刷问题及类似桩-土相互作用中的开挖问题的数值模拟有一定的参考价值。结合工程实例,说明工程计算中简单按高承台计算来考虑水流冲刷作用对桩基承载性状的影响是不准确的。通过调整接触面单元和土体单元刚度,更全面地分析了不同条件下冲刷后桩基承载性状的变化规律,说明冲刷后土体有明显的回弹效应,工程计算中不能简单忽略。     

刍议相关规范中关于单桩承载力计算的几点疑惑

国内相关规范中单桩抗压承载力设计计算方法分为特征值法及极限值法两类,单桩承载力均通过桩侧阻力与桩端阻力直接相加的方法得到,在概念及理论上均存在着不完善之处,主要原因是桩侧阻力与桩端阻力的力学特性及对变形的要求不同、不能同步发挥所致。相对来说,极限值设计法更直接、更可靠、更准确,概念更明确,且易于与国际接轨,建议规范优先采用。不同规范根据抗拔试验结果求取单桩抗拔承载力的计算方法存在矛盾,建议求取时桩的自重按天然重度计算、不考虑水的浮力。建议相关规范对以下两种现象进行深入研究：桩长超过有效长度后,单位长度侧摩阻力将会降低;部分工程中得到的抗拔桩的抗拔系数远小于相关规范推荐值,尤其是桩长较长时。     

基于统一强度理论的灰土桩复合地基挤密影响区半径计算

灰土桩复合地基因桩体鼓胀变形使得桩间土体挤密,可以确定其挤密影响区范围,对评价地基加固效果有着十分重要的意义。采用统一强度理论,结合桩土变形协调条件,推导出复合地基沉降量与挤密影响区半径的关系式,并讨论不同b值、不同桩径d、不同深度条件下挤密影响区半径的变化趋势及影响特性。研究表明,挤密影响区半径随着地基深度的增加而减小,灰土桩最佳挤密深度范围为桩顶至1/3桩长深度之间;挤密影响区半径在1.51d～1.68d（d为桩径）之间,增大d可以有效扩大挤密影响区半径;应考虑中间主应力效应对岩土材料强度发挥的积极作用。     

嵌岩桩承载变形特性的数值分析

嵌岩桩的单桩极限承载力高,现场试桩试验加载至极限状态代价和难度均较大,试验取得的数据较难全面反映嵌岩桩的承载变形特性。基于武汉绿地中心嵌岩桩试桩试验成果,采用ABAQUS有限元软件建立桩-土-岩共同作用模型,分析了基岩岩性、嵌岩深径比以及上覆土层厚度等对嵌岩桩承载变形特性的影响。数值计算表明,基于合理的本构模型、合理地参数取值,采用有限元方法对嵌岩桩试桩试验开展模拟分析,可以取得较为合理的拟合结果。基岩岩性、嵌岩深径比、上覆土层厚度对嵌岩桩的承载变形特性均有较大的影响。基岩岩性和嵌岩深度对上覆土层段侧摩阻力的发挥影响不大。嵌岩段的承载力是嵌岩桩总承载力的主要组成部分,但对穿越深厚上覆土层的嵌岩桩,上覆土层段桩侧摩阻力是嵌岩桩总承载力的重要组成部分,不应忽视。     

Application of a Coupled Eulerian–Lagrangian approach on geomechanical problems involving large deformations

Geotechnical boundary value problems involving large deformations are often difficult to solve using the classical finite element method. Large mesh distortions and contact problems can occur due to the large deformations such that a convergent solution cannot be achieved. Since Abaqus, Version 6.8, a new Coupled Eulerian–Lagrangian (CEL) approach has been developed to overcome the difficulties with regard to finite element method and large deformation analyses. This new method is investigated regarding its capabilities. First, a benchmark test, a strip footing problem is investigated and compared to analytical solutions and results of comparable finite element analyses. This benchmark test shows that CEL is well suited to deal with problems which cannot be fully solved using FEM. In further applications the CEL approach is applied to more complex geotechnical boundary value problems. First, the installation of a pile into subsoil is simulated. The pile is jacked into the ground and the results received from these analyses are compared to results of classical finite element simulations. A second case study is the simulation of a ship running aground at an embankment. The results of the CEL simulation are compared to in situ measurement data. Finally, the capabilities of the new CEL approach are evaluated regarding its robustness and efficiency.     

反射波法在连临高速路基粉喷桩检测中的应用

采用反射波法对连临高速公路路基水泥土粉喷桩进行检测,结果表明,该路基粉喷桩反射信号有4种类型,分别对应桩顶、桩身缺陷和桩底的反射特征。证明反射波法应用于水泥土粉喷桩检测是可行的。     

隧道近接桩基的安全系数研究

针对近年来隧道近接建筑桩基的情况较多,且施工控制难度大和造价高的问题十分突出。运用有限元强度折减法,基于Mohr-Coulomb强度准则,计算了多种不同情况下桩基础与隧道相互影响的隧道安全系数,包括桩基距隧道水平距离的影响、桩基埋深的影响和桩基荷载的影响。总结并提出了有实际意义的安全系数变化规律,计算表明,隧道近接桩基的临界距离为1倍洞径,当隧道与桩基水平距离大于1倍洞径时,桩基与隧道之间的相互影响可以忽略不计;桩基荷载的变化对隧道安全系数有较大影响,荷载增大1倍,安全系数约减小1/4。结论为隧道近接桩基工程建设提供参考依据。     

不同场地条件下长桩的承载性状研究

根据软土地基、非软土地基中长钻孔灌注桩静载荷试验和桩身轴力的测试结果,分析探讨了竖向荷载下长桩的受力性能及沉降特征的一些规律。桩侧土模量较高的非软土地区的长桩静力试桩所测得的结果表明,荷载传递和桩身压缩与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑。极限侧阻力与端阻力不同步发挥,不同深度处的不同土层处基桩的侧阻也不能同步发挥;同时指出相关规范中极限承载力计算公式的不严密之处,并且探讨说明了竖向荷载下的长群桩基础变形性状及沉降计算有待进一步的研究。本项研究对今后超长桩的理论研究和工程设计应用具有一定的借鉴作用。     

软土地基预制桩施工时桩上浮现象研究

为了研究预制桩施工时桩上浮规律,对温州某工程桩施工时桩上浮现象进行了系统地试验研究。通过检测发现,桩上浮与施工距离、施工顺序密切有关;桩日施工数量越多,桩终压值越高、桩周土质越硬,桩上浮越大;桩不同贯入长度引起的毗邻桩上浮量存在不同,而桩贯入速率对毗邻桩上浮速率影响不大;桩预钻孔、释放孔以及遮帘可以有效减少桩上浮。此外,文中还提出复压值与与单桩竖向承载力特征值、土层特性、桩长度以及桩持力层有关,可根据地区经验取值。     

湿陷性黄土地区桩侧负摩阻力问题的试验研究

负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中,在我国西北部自重湿陷性黄土地区尤为普遍,若处理不当,将导致严重的桩基功能失效。由于湿陷性黄土地区基桩负摩阻力受各种因素的影响,目前大面积现场浸水载荷试验仍是确定负摩阻力大小和发展规律最有效的方法。结合山西某电厂地基处理试验中大直径桩的大面积浸水静载荷试验,对自重湿陷性黄土浸水过程中桩侧负摩阻力的变化规律及湿陷变形对基桩竖向承载力性能的影响进行了分析,得到了桩侧负摩阻力的分布规律及对承载性状的影响,具有重要的工程指导意义。     

碎石土土体性状对桩基水平承载能力的影响

桩基作为一种广泛使用的基础形式,其在如地震荷载、风荷载下的水平承载力确定十分重要。桩基水平承载能力主要由桩身及土体性质控制,而土体性质中密实度和含石量是影响碎石土场地上桩基水平承载能力的主要因素。为明确碎石土场地土性对桩基水平承载能力的影响,在室内开展5组不同土体密实度和含石量下的水平场地单桩水平静载试验,以此模型试验数据计算所得的临界荷载、极限荷载、水平扩散角、计算宽度和水平抗力系数的比例系数m值等为指标评价土体密实度和含石量对桩基水平承载能力的影响。试验结果表明增大密实度和含石量对各指标均有提升效果,但相比之下,密实度对各项指标的提升效果均明显优于含石量。综合考量下,碎石土密实度和含石量的增大均对桩基水平承载力有提升作用,但土体密实度的提升作用更明显。故对水平承载力要求较高的碎石土上桩基工程的选址中,应优先选择密实度较大的场地。     

Estimation of bearing capacity of open-ended model piles in sand

The plugging of pipe piles is an important phenomenon, which is not adequately accounted for in the current design recommendations. An open-ended pipe pile is said to be plugged when the soil inside the pile moves down with the pile, resulting in the pile becoming effectively closed-ended. Plugging is believed to result in an increase in the horizontal stresses between the pile and the surrounding soil, which results in an increase in skin friction. A total number of 60 model pile tests are carried out to investigate the behavior of plugs on the pile load capacity and the effects of plug removal. Different parameters are considered, such as pile diameter–to–length ratio, types of installation in sands of different densities, and removal of the plug in three stages (50, 75, and 100 %) with respect to the length of plug. The changes in the soil plug length and incremental filling ratio (IFR) with the penetration depth during pile driving show that the open-ended piles are partially plugged from the outset of the pile driving. The pile reached a fully plugged state for pressed piles in loose and medium sand and partially plugged (IFR = 10 %) in dense sand. For driven piles, the IFR is about 30 % in loose sand, 20 % in medium sand, and 30 % in dense sand. The pile load capacity increases with increases in the length of the plug length ratio (PLR). The rate of increase in the value of the pile load capacity with PLR is greater in dense sand than in medium and loose sand. Based on test results, new empirical relation for the estimation of the load carrying capacity of open-ended piles based on the IFR is proposed.     

岩溶地区桩基检测与缺陷处理研究

桩基是岩溶地区建筑基础最常用的形式之一,由于地质条件的复杂性、特殊性和无规律性,岩溶地区的桩基施工质量问题频发。针对岩溶地区桩基施工,采取科学合理的检测手段,形成及时有效的反馈机制,对桩基缺陷采取经济合理的处理措施,是保证岩溶地区建筑物基础质量的重要手段。本文总结了岩溶地区桩基检测的主要方法,提出了针对桩基缺陷的处理措施,并结合深圳市龙岗区一岩溶强发育地区的工程实例,对岩溶地区桩基检测和缺陷处理的技术进行了深入的探讨。岩溶地区基桩的质量问题最常见的就是桩基持力层的缺陷,钻芯法不仅可以探明桩身范围内的缺陷程度和相对位置,更有利于查明桩底持力层范围内是否存在溶洞、破碎带以及软弱夹层。岩溶地区检测出桩基缺陷后,采用高压旋喷注浆的方式对缺陷桩进行加固处理,可使得原本破碎的持力层变得稳固,经再次检测合格后,能够继续满足原有荷载条件下的安全使用要求,可为类似岩溶桩基问题提供借鉴。