粉喷桩施工引起的超孔隙水压力分析

依托江苏某省道软基处理工程对桩周土压力和超孔隙水压力进行现场测试。测试结果表明:粉喷桩施工过程中桩周土体同步产生较大超静孔隙水压力和土压力,随离桩距离增大而减小;施工完成后1小时内超孔隙水压力基本消散完毕;粉喷桩施工速度越快,土体中产生的超孔压越大;超孔压朝着施工方向累积,背着施工方向表现出遮蔽现象;跳打施工比顺序施工所产生的超孔压要小。通过改进施工速度、顺序、方向以及桩间距能有效地减小粉喷桩施工引起的超孔隙水压力。     

兰州高坪湿陷性黄土地基处理方法分析

根据兰州地区3处大厚度高坪黄土的天然密度、含水量、土粒比重等物理性质指标沿深度变化的统计规律,分析了计算值-天然孔隙比随这些指标的变化规律,得出黄土天然孔隙比简化的计算公式。藉此分析强夯法、挤密桩法等地基处理方法的合理设计参数:对于强夯法,平均夯沉量可以作为初步设计参数和质量检测指标;对于挤密桩法,确定了加固深度和处理后的孔隙比,即可确定桩间距和桩径的比值。     

路堤荷载下水泥土桩复合地基沉降理论计算

基于路堤荷载下桩土非等应变条件和考虑了桩土相互作用、桩间土竖向与径向位移、桩土侧面产生相对滑移以及桩侧产生负摩阻力等特点的复合地基桩间土竖向变形模式,推导了水泥土桩复合地基桩间土沉降的理论计算公式,并以桩土单元体范围内的桩间土平均沉降值作为复合地基沉降,进一步推导了水泥土桩复合地基总沉降量、下卧层压缩变形量的理论计算表达式（两者之差即为加固区压缩变形量）。理论分析表明,复合地基加固区压缩量小于同深度天然地基压缩量,复合地基下卧层压缩量小于天然地基下卧层压缩量,复合地基总沉降量小于天然地基总沉降量。同时,理论计算结果与有限元计算结果以及现场实测结果三者比较一致。     

饱和粉土复合地基数值模拟

通过分析对比可液化饱和粉土地基的三种复合地基形式,总结三者的抗液化性能。结果表明:(1)天然饱和粉土地基不同深度处超静孔隙水压力曲线发展趋势基本一致,但浅层地基处超孔压会有小幅下降,而孔压比的分布规律是浅层较小,中层与深层较大;(2)降低孔压方面,多类型桩(碎石桩+CFG桩)复合地基相比于碎石桩复合地基,在浅层与中层处理效果相差不大,但在深层处后者处理效果更好;(3)减小竖向变形方面,多类型桩(碎石桩+CFG桩)和CFG桩比碎石桩控制的效果好,且多类型桩能更好地减小竖向变形。     

颗粒组成对粉土动强度的影响分析

以天津汉沽地区某挡土墙地基粉土为研究对象,首先对不同颗粒组成的粉土做固结不排水动三轴剪切试验,采用各向等压固结,周围压力等于100kPa。固结完成后在不排水条件下施加轴向激振力,试验波形为正弦波,振动频率1.0Hz,试验中以试样在周期剪切时轴向周期应变达到5%作为破坏标准,得出粉土的动强度受颗粒组成的影响。细颗粒含量越大,其动强度越小,黏粒含量为7.2%的粉土循环剪应力比CSR约为20.3%黏粒含量粉土的2倍。粉土的动强度可以用循环剪应力比和破坏振次建立的幂函数关系式较好地拟合。在剪切过程中,粉土的孔隙水压力一直没有达到所施加的围压数值,最终稳定在75%~85%围压之间。同时,试验还得出孔隙水压力的增长模式不能用统一的Seed模型拟合,孔压增长规律的影响因素较多。     

插桩过程对临近平台桩基础的影响研究

由于大型自升式钻井船的插桩位置通常距离海上钻井与采油平台较近,桩靴的插入过程可能会对临近平台的桩基础承载力和稳定性产生不利影响。以实际工程为背景,运用球孔扩张理论推导挤土效应产生的水平附加应力大小及其范围;提出一种近似考虑动力挤土效应的拟静力数值模拟方法,分析桩靴下沉到不同深度处时的桩基承载力、桩身应力和最大水平位移,并与静力分析结果进行对比。研究表明,桩靴插入过程对周围土体产生巨大的挤压和扰动作用,使得桩基承载力降低,桩身应力变大,最大水平位移增加;与静力法计算数值相比,由挤土效应导致的单桩承载力下降6%~8%,桩身应力增大30%~80%,桩身最大变形量增长1倍。     

可液化地基土三维地震响应分析

编制完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序，对可液化地基进行三维地震响应分析，探讨了不同土性参数、不同土层构成和不同附加压重等因素对可液化地基抗液化性能的影响。结果表明：在地震荷载作用下，天然饱和砂土地基中的超孔隙水压力随深度的增大而增大；在不同深度处，超孔压峰值到达的时刻比地震加速度峰值到达的时刻要晚；随输入地震加速度的减弱，深层处的超孔压开始消散或基本保持不变，浅层处的超孔压保持不变或略有上升，这一现象与土性参数、输入地震荷载的情况等因素有关；土性参数对土体本身的抗液化性能有重要影响，初始孔隙比越小，相对密度越大，土体的抗液化能力越强；附加压重有利于地基抗液化能力的提高；随着附加压重的增大，超孔压比减小；附加压重对地基中超孔隙水压力的增长有明显的抑制作用。     

接触对桩-土-结构动力相互作用体系的影响

为了考察桩-土接触效应对结构地震反应的影响,利用有限元软件ABAQUS建立了土-桩-框架二维有限元模型,分别采用损伤塑性模型和动力粘塑性记忆型嵌套面模型模拟混凝土和土体,利用rebar单元模拟混凝土内的钢筋,取得了较好的计算效果.计算分析中采用19条不同频谱的地震波记录,考虑了地震动强度、桩径、摩擦系数等因素,以层间位移角和桩顶最大位移为主要评价指标,揭示相互作用体系的动力响应特性.分析认为,计算结果对桩、土摩擦系数的取值不敏感;不考虑土-桩接触时,近场土体的动力反应与实际情况存在一定的误差,且上部结构和桩基的动力反应会被低估,应该考虑桩-土动力接触效应;地震动强度增加时,随着结构进入塑性状态,低估程度减小;桩径增加时,低估程度没有显著变化,虽然桩基和上部结构的反应都有所减小.     

掺细料砾石土的动孔压特性探讨

地震荷载作用下发生滑坡的滑动带通常由粗颗粒与细颗粒组成。滑带土的动力性质及动孔隙水压力的发展对边坡的稳定性至关重要。对掺细料砾石混合土进行动三轴试验来探讨细料(粒径小于0.5mm)含量对砾石(粒径6~20mm)混合土的动孔压特性的影响,进行细料含量为0%、20%和40%的三组试样的动三轴试验,采用固结围压为100kPa、固结应力比为1.0、频率为1.0Hz,施加轴向动应力分别为0.50、0.55、0.60和0.65kN,得到动孔压的变化规律。试验发现:(1)相同激振力作用下,随着细料含量的增加,动孔隙水压力增长速度逐渐变缓;相同细料含量时,随着激振力的增大,动孔隙水压力增长速度变快。(2)激振力较大和细料含量较少时,动孔隙水压力在较少的振次下达到较大值并趋于稳定。(3)细料含量为20%的砾石混合土试样在试验终止时的振动次数最大,细料含量为40%的砾石混合土在试验终止时的振动次数最小。(4)当细粒含量为0%和20%时,试验终止时最终的孔压都可以接近固结围压;当细粒含量为40%,激振力较大时,试验终止时最终的孔压才接近固结围压,而激振力较小时最终的孔压远远没有达到固结围压。     

成层土中桩土耦合扭转振动特性理论研究

假设桩周土层为成层黏弹性体,土体材料阻尼为黏性阻尼,从三维轴对称角度出发,对任意激振扭矩作用下,成层土中完整桩与土扭转耦合振动时的桩顶振动特性进行了理论研究.首先建立定解问题,然后利用拉氏变换求解得到其振动角位移的形式解,并利用桩土接触界面处的连续条件来考虑桩土耦合作用,使用桩段阻抗函数的传递性进行逐层递推求解,最终得到桩顶频域和时域响应的理论解.通过参数影响分析研究发现,成层土中桩顶复刚度主要受上部土层动力特性及性质影响;随着上层土模量增大桩顶复刚度的刚度部分也相应增大,阻尼部分相应减小.成层土由于土层模量变化,桩的导纳曲线有大峰夹小峰循环的特征.当上层土模量大于下层土模量时,在土层分界面时域波形与初始脉冲反向,反之则同向,土模量突变导致的时域波形的特征反射较平缓,幅度不大.     

Extension of tube wave detection for quality evaluation of pile foundation

Based on the theory of tube wave propagation in a fluid-filled borehole, this paper proposes a new method for detecting the integrity of pile foundation and overcomes some limitations of the existing pile integrity tests. The basic principle of detecting the pile integrity by the tube wave, testing equipment and concrete quality evaluation of piles are introduced. The feasibility of the tube wave detection for geological exploration of a bridge pile in a karst development area is verified by field tests. Through some test cases of prestressed high strength concrete pipe piles, cast-in-place piles and rock-socketed piles with defects, the accuracy of the tube wave detection and other methods is compared. Then, some issues of the application of the tube wave for detecting pile defects are discussed. Finally, the content of this paper is summarized, and some suggestions on further research are put forward.     

PCC桩水平承载特性足尺模型试验与数值模拟

通过进行大型模型槽足尺模型试验,根据桩身变形和柱身弯矩的试验结果,分析了水平荷载作用下现浇混凝土大直径管桩（以下简称PCC桩）的水平承栽特性和桩-土共同作用性状。采用大型通用有限元软件ABAQUS对PCC桩的水平承载特性进行了数值模拟,计算结果与试验结果符合得较好,并进一步探讨了PCC桩水平承载特性的主要影响因素。结果表明：表层土体的弹性模量对水平受力性状影响较大,表层土体的厚度对桩身水平位移也有较大影响,因此可以通过改良表层土体来控制桩身水平位移,以达到工程设计要求;土体强度参数对水平承载特性也有影响,尤其是内摩擦角和粘聚力较小时更为明显。     

装配式人防外墙等效荷载作用下整体性能的分析

运用有限元模拟计算,分析了在等效荷栽及墙外侧土压力的共同作用下,装配式人防外墙结构的整体性能及结构的开口情况、灌注桩的应力分布、装配式墙板的应力以及应变分布等。研究发现：装配式人防外墙结构会产生开口,但开口值较小;桩体的受力比较连续,桩体混凝土沿土压力方向逐渐由受压为主变为受拉为主,墙体的上下端面应力比较集中。结果表明,本文的研究成果对装配式人防外墙结构的设计和施工实践具有指导意义。     

Experimental investigation of plastic demands in piles embedded in multi-layered liquefiable soils

Multi-layered soil profiles, where one or more layers consist of loose liquefiable material, most commonly require pile foundations extending beyond the liquefiable layer to competent material. Under seismic loads, if the loose layer liquefies, then large localized plastic demands may be generated in the piles. To study this behavior and provide detailed data to validate numerical models, a 1-g shaking table experiment was conducted considering a single reinforced concrete pile embedded in a three-layer soil system. The model pile of 25 cm diameter was tested under increasing amplitude earthquake excitation in a sloped laminar soil box. The test specimen was designed at the lower bound of typical design to promote yielding, per ATC-32 (Applied Technology Council, 1996) [1]. The pile penetrated 7D (D=pile diameter) into a multi-layered soil configuration composed of a stiff uppermost crust overlying a saturated loose sand layer and a lower dense layer of sand. Plastic demands in the pile were characterized using curvature profiles coupled with back-calculation of the plastic hinge length and post-test physical observations. Results from this test quantify the post-yield behavior of the pile and serve as a complement to previously conducted centrifuge tests.     

现浇X型混凝土桩的荷载传递机理初探

现浇X型混凝土桩技术是河海大学开发研制的用于地基加固处理的一项新技术。在模型试验的基础上,通过有限元方法研究了现浇X型混凝土桩的荷载传递机理,并与模型槽试验结果进行了对比,分析中考虑了桩和土之间的接触和土的非线性。通过数值分析,揭示了X型桩的截面形式对侧摩阻力分布、端阻力发挥的影响。计算结果表明,由于桩的泊松比效应,X型桩截面周边不同位置的侧阻力大小有所不同;X型桩中出现了类似于H型桩的“半封闭土塞”,与圆截面桩相比,桩端附近的侧摩阻力有较明显的增加;X型桩的桩端承载力系数要小于圆截面桩的情况,体现了X型桩截面形状的影响。     

均匀黏弹性地基中现浇X形桩低应变动测响应数值模拟

建立现浇X形桩(XCC桩)桩-土体系三维有限元模型,对XCC桩低应变检测动力响应进行数值模拟,得到完整桩和缺陷桩的桩顶速度响应结果,并分析完整桩及缺陷XCC桩桩顶速度响应特性及规律。计算结果表明:XCC桩低应变瞬态动测时桩顶速度响应存在明显的三维效应,桩心(激振点)附近点的入射波峰值较大,且到达时间较早;距离桩心越远点的入射波峰到达时间越滞后,入射波峰值从桩心到尖角边界先减小后增大。桩顶距桩心距离相同的环向上各点的入射波和反射波区别不大,而各点所受的高频干扰情况并不相同。变模量桩的入射波和完整桩相同,反射波峰值较完整桩小,反射波峰对应时间较完整桩滞后。局部缺陷桩桩顶距桩心距离相同环向各点的第一个缺陷反射波有微小差别,而第二个缺陷反射波有较大差别。     

闸门-地基非线性动力相互作用分析

采用大型有限元软件对地基、闸门进行整体建模,讨论了在动力相互作用的分析中,简单截断人工边界的合理取值范围以及土体非线性的塑性性质对分析结果的影响;比较了在深层搅拌桩加固的复合地基中,按桩、土分别独立建模与按常规的平均法进行分析的差异。分析结果表明,不同的分析模型,人工边界的合理取值范围是不一样的;土体的滤波作用及其塑性的非线性性质对分析结果有重大的影响;对深层搅拌桩加固的复合地基,应该按实际把桩、土分别独立建模进行分析。分析结果对工程实际有一定的指导意义。     

大直径钻成孔灌注桩在桩基施工中振动影响的测试与分析

探讨大直径钻成孔灌注桩在桩基施工中,当钻机的钻头在坚硬的岩层中钻进时,其对周围建筑物振动影响的监测方法及评价标准,同时结合工程实例讨论了土层质点振动速度的检测技术,以及振害防治措施等有关问题。     

Multifield coupling model and its applications for pile foundation in permafrost

In the construction of Qinghai-Tibet railway,to avoid diseases caused by frost heave and thaw col-lapse of frozen ground,besides the normal bridges over the rivers,a lot of dry bridge structures have been built to replace subgrade in the regions of high tem-perature and high ice content frozen soil.So,the problems on forming mechanism of bearing capacity of pile foundation in cold regions already become one of hot spot problems in frozen soil engineering.Freezing force and frost heave force ar…     

桩基对进水塔塔基动力稳定性影响研究

进水塔是水利工程的重要组成部分,具有塔身高、塔壁薄等特点,在地震工况下容易发生结构失稳破坏。针对进水塔地震工况下抗滑抗倾覆能力差的问题,提出加设灌注桩的方法提高塔基的动力稳定性,并以甘肃省某引水工程进水塔为例,采用有限单元法,从桩基对进水塔塔体应力、桩基受到的剪力和弯矩及地基位移分布情况三个方面分析灌注桩对进水塔塔基动力稳定性的影响。分析得到:加设灌注桩可降低塔体中下部的应力值,并改善该处的应力分布;塔基高程处的灌注桩所受到的剪力和弯矩较小;加设灌注桩后,塔底附近的位移量值有所减小,且没有出现明显的潜在滑移圆弧面。说明设置桩基加固进水塔地基的措施提高了进水塔地基的动力稳定性。