钢管桩单桩复合地基加固隧道软土地基试验研究

为了对宝兰客运专线王家沟隧道软弱地基进行加固处理,并了解加固后的桩基受力状态,通过现场试验及数值模拟,研究钢管桩单桩复合地基的荷载沉降特性及钢管桩轴力、桩侧摩阻力以及桩身弯矩的变化规律。研究结果表明:由现场试验所得的P-s(荷载-位移)、s-lgt(位移-时间的对数)以及s-lgp(位移-荷载的对数)曲线没有明显可以确定极限承载力的特征点,根据规范采取控制沉降的方式给出极限承载力特征值为200 kPa,并可以此作为设计依据。根据数值模拟中钢管桩的总沉降量以及荷载沉降"归一化曲线",数值模拟可以作为现场试验的必要补充。数值模拟结果显示:桩身轴力呈"D"状分布,最大值为59.8 kN;在距桩顶2 m桩长范围内有负摩阻力产生,其余部位均为正摩阻力,负摩阻力最大值约为130 kPa,正摩阻力最大值约为50 kPa,且桩身中性点并不唯一;桩身上部有弯矩产生,但数值很小,对钢管桩稳定性的影响可以忽略。     

桩身轴向应变的连续监测法

静力试桩中桩身轴向应变是分析荷载传递机理的基础。滑动测微计可连续地测定桩身每米内的平均应变,通过荷载-应变关系曲线可较准确地计算轴向力、摩阻力、端阻力、负摩阻力;水平试桩时安装二条测管可准确地推算挠度曲线、最大弯矩点,临界荷载、极限荷载等桩基设计的主要参数,还可全面地评价桩身质量。该仪器不仅可用于各类试桩,还可用于各类岩土工程的现场位移监测。     

深厚杂填土场地桩端后注浆钻孔灌注桩承载性状试验研究

针对深厚杂填土建筑场地,给出了1种能准确测定深厚杂填土以下土层的桩侧摩阻及桩端阻力的单桩静载试验装置。基于该试验装置,通过足尺现场试验,研究了竖向荷载作用下2组不同桩长和桩径后注浆灌注桩的承载性能。计算结果表明:直径较大,桩长相对较小的后注浆灌注桩在相同荷载作用下较桩径小和桩长长的桩能更好的控制桩顶沉降量,在相同沉降量条件能承受更大的荷载;同时,和桩径小的长桩相比,更有利于桩侧阻力和桩端阻力的发挥,轴力也能更好的下传递。     

异形效应下Y形桩沉降和单桩极限承载力研究

Y形桩反拱圆弧面侧摩阻力存在不均匀分布现象,侧摩阻力的异形效应导致沉桩过程中的荷载-沉降规律区别于传统桩型,异形效应下的沉降计算单桩极限承载力确定等问题有待研究。通过侧摩阻力、端阻力模型及其产生的附加应力模型,计算不同荷载作用下的桩端沉降,通过荷载-沉降规律预测Y形桩单桩极限承载力。沉降及极限承载力理论计算值与静载试验结果吻合良好。分析了桩长L、外包圆半径R、模板弧度θ、开弧间距s、夹角弧度δ这5个变量对Y形桩沉降及极限承载力的影响,在其他参数不变时,相同桩顶荷载作用下Y形桩单桩沉降随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而减小,随模板弧度θ的增大而增大;Y形桩单桩极限承载力随外包圆半径R、开弧间距s、夹角弧度δ、桩长L的增大而增大,随模板弧度θ的增大而减小。     

试样厚度对室内测定黄土湿陷性指标的影响

湿陷性是黄土的特殊工程性质,为研究试样厚度对室内测定黄土湿陷性指标的影响,对西安某地深1~20 m内不同深度采取的黄土,利用常规高压固结仪及改造的固结仪,进行了厚度分别为2 cm与8 cm试样的湿陷试验。对比分析各深度土层2 cm试样和8 cm试样的室内湿陷试验的结果,表明：土层湿陷性较弱或压力较小时,不同厚度试样所得的湿陷系数相差不大;土层湿陷性较强时,随着压力的增大,两者的差异越来越大,同一压力下8 cm试样所得的湿陷系数大于2 cm试样所得的值。黄土的湿陷性越强,试样厚度对试验所得湿陷性指标（湿陷系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力）的影响越大,此结论为室内湿陷试验适当调整试样厚度提供了依据。     

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。     

海洋平台打桩过程中溜桩对桩基影响的研究

打桩过程中突然快速的溜桩可能造成脱锤,桩体破坏,引发安全事故。由于溜桩的产生往往造成打桩锤击数的预测值与实测值具有较大的偏差,此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。本文选择我国东海两个工程实例,根据现场高应变动测试验和打桩记录,研究了溜桩对桩基承载力的影响。计算分析显示,溜桩的产生会导致打桩总能量的明显降低;现场动测试验结果显示,溜桩发生后在发生溜桩的土层的桩体侧摩阻力接近于零,而桩端阻力没有明显的异常,说明溜桩导致的承载力降低主要来自于侧摩阻力的减小。在本文的实例中,溜桩导致的桩基承载力的降低最大可以达到桩基承载力计算值的17%。     

海洋平台打桩过程中溜桩对桩基影响的研究

打桩过程中突然快速的溜桩可能造成脱锤,桩体破坏,引发安全事故。由于溜桩的产生往往造成打桩锤击数的预测值与实测值具有较大的偏差,此时准确评价溜桩后桩基承载力就成为实际工程中非常关注的问题。本文选择我国东海两个工程实例,根据现场高应变动测试验和打桩记录,研究了溜桩对桩基承载力的影响。计算分析显示,溜桩的产生会导致打桩总能量的明显降低;现场动测试验结果显示,溜桩发生后在发生溜桩的土层的桩体侧摩阻力接近于零,而桩端阻力没有明显的异常,说明溜桩导致的承载力降低主要来自于侧摩阻力的减小。在本文的实例中,溜桩导致的桩基承载力的降低最大可以达到桩基承载力计算值的17%。     

安哥拉红砂现场试坑浸水试验研究

为准确评价安哥拉红砂场地的自重湿陷特征,开展现场试坑浸水试验,对地表及不同深度地层变形、水分入渗规律和浸水前后标贯击数进行监测与研究,并对现场试验与室内试验结果差异性进行探讨。结果表明：浸水后红砂地基表现为持续抬升,变形曲线可分为陡升、缓升、不稳定和趋于稳定4个阶段;深度8 m以上红砂地层为湿陷沉降变形,累计沉降量为5.6 mm,远小于室内试验计算的自重湿陷沉降量137 mm;红砂竖向渗透速率和水平渗透速率均较大,浸水和停水后红砂含水率变化较快,红砂持水性较差,浸水过程中红砂地层的饱和度小于80%,为非饱和渗透;浸水后红砂地层标贯击数显著降低,具有显著的软化特性。红砂较大的渗透系数和较差的持水性导致红砂很难达到饱和状态,是自重湿陷沉降量实测值远小于计算值的因素之一,一般工程建设中建议可不考虑红砂地基的湿陷特性,而将其按软化特性进行设计。研究结果不仅可指导红砂场地未来工程建设,还可为其他砂土湿陷性评价提供借鉴。     

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。     

高速铁路桥梁-桥墩-桩基础-地基耦合系统的地震反应

高速铁路中的桥梁常采用灌注桩基础以控制沉降,地震作用是桩基础的设计工况之一。建立桥梁-桥墩-桩基础-地基为一体的耦合系统非线性三维数值分析模型,以典型地震波为输入,考虑上部结构和基础的共同工作、土-结构动力相互作用、材料非线性和土层对桩的侧阻及端阻作用,开展三向地震作用下的动力有限元计算,并对地基主要土层压缩模量、桩体材料弹性模量、桩径和桩长进行参数敏感性分析。计算结果表明:现行的桩基础设计方案能有效控制地震荷载作用下桥梁的变形;地震过程中的不同时刻,桩侧阻发挥程度不同且不可忽略,以单纯的梁单元模拟桩的动力学行为的适用性值得商榷;桩长和地基主要土层压缩模量对桥梁地震反应影响最大,桩体材料弹性模量的影响次之,桩径的影响最小。     

水合物分解对桩基础应力和变形影响的研究

赋存于海底沉积物中的天然气水合物与固体颗粒相互胶结,增加了沉积物的强度,一旦水合物分解,会引起沉积物剪切强度降低,如果在含有水合物层上面或附近存在桩基础,必然影响其稳定性。本文采用应力释放法,通过数值计算,分别讨论了桩基础底部位于含水合物地层不同深度时,水合物分解对桩基础应力和变形的影响规律。计算结果表明,随着水合物分解过程中的模量软化和强度衰减,桩基础的水平和竖向位移增大,由于地基水平,土体没有驱动剪应力,水平位移增加不大,地基和桩基础主要表现为竖向沉降;桩底部位于水合物层中间的桩基础的沉降变形,比桩底穿过水合物层的桩基础大,在桩基础及其附近的土体产生较大的应力。     

对湿陷性黄土场地地震作用工程影响的几点看法

针对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中涉及黄土的规定,提出了看法和改进意见,就地震作用对工程的不利影响(如震陷、液化、基桩负摩擦力等),进行了分析并提出相应的工程建议;特别强调地震作用对工程影响必须考虑湿陷性黄土的含水状态。     

复杂地基条件下桩-土-核岛结构相互作用模型研究

合理有效地模拟桩-土-结构动力相互作用是软土地基条件下核岛厂房结构抗震适应性分析及地基处理的关键环节。以某拟建核岛厂房实际工程为研究背景,结合SuperFLUSH软件平台,以Goodman单元模拟桩与桩周土间的接触效应,采用等价线性法描述近场软土地基非线性特性,并在模型底部和侧面引入黏性边界模拟半无限地基辐射阻尼效应,从而建立土质地基条件下桩-土-核岛结构相互作用分析模型。进而,通过对原状地基和嵌岩桩处理地基条件下核岛厂房的楼层反应谱、结构节点相对位移（绝对值）的对比分析,探讨考虑桩-土间接触效应的嵌岩桩基对核岛厂房结构的影响规律。研究成果可为实际工程中类似土质地基条件下核岛厂房结构的地基处理提供参考。     

大厚度黄土地区单击夯击能影响强夯加固效果的试验研究

针对黄土丘陵地区高填方下大厚度黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前、后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出6 000、8 000、10 000、12 000 kN·m能级条件下强夯加固的夯点中心距、击数、有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了强夯有效加固深度的估算方法。试验结果表明,加固后黄土的孔隙比、干密度和湿陷系数可作为强夯加固效果的评价指标;强夯处理后地基土的物理力学指标在满足设计要求时其下限深度即为有效处理深度;在湿陷性大厚度黄土地区,以夯点土和夯间土湿陷性均消除的地基土下限深度可作为有效处理深度。     

A case study of damages of the Kandla Port and Customs Office tower supported on a mat–pile foundation in liquefied soils under the 2001 Bhuj earthquake

A case study is presented of the interaction between the bending due to laterally spreading forces and axial-load induced settlement on the piled foundations of the Kandla Port and Customs Tower located in Kandla Port, India, during the 2001 Bhuj earthquake. The 22 m tall tower had an eccentric mass at the roof and was supported on a piled-raft foundation that considerably tilted away as was observed in the aftermath of the earthquake. The soil at the site consists of 10 m of clay overlaid by a 12 m deep sandy soil layer. Post-earthquake investigation revealed the following: (a) liquefaction of the deep sandy soil strata below the clay layer; (b) settlement of the ground in the vicinity of the building; (c) lateral spreading of the nearby ground towards the sea front. The foundation of the tower consists of 0.5 m thick concrete mat and 32 piles. The piles are 18 m long and therefore passes through 10 m of clayey soil and rested on liquefiable soils. Conventional analysis of a single pile or a pile group, without considering the raft foundation would predict a severe tilting and/or settlement of the tower eventually leading to a complete collapse. It has been concluded that the foundation mat over the non-liquefied crust shared a considerable amount of load of the superstructure and resisted the complete collapse of the building.     

强震状态下黄土中桩基动力性状分析

传统通过p-y曲线法分析强震状态下黄土中桩基动力性状时未进行桩基结构模拟,获取的强震状态下黄土中桩基动力的相关动力参数不准确。本文提出新的强震状态下黄土中桩基动力性状分析方法,依据HS硬化模型设计HSS本构模型,通过模型获取强震状态下黄土中桩基动力的相关参数,以此为基础采用PLAXIS软件构建黄土中桩基有限元模型;通过两种模型从耦合荷载作用下的桩基桩身水平位移响应、桩身内力响应两方面对强震状态下黄土桩基动力性状展开实验分析。实验结果表明,所提方法可对强震状态下黄土中桩基动力性状进行准确分析。     

压实黄土地基载荷浸水模型试验及湿陷变形计算方法研究

为研究压实黄土地基湿陷变形规律和已有湿陷变形计算方法的可靠性,开展室内杨凌压实黄土地基载荷浸水模型试验,应用一维湿陷系数法、弦线模量法和切线模量法三种方法计算其湿陷变形量,并与实测结果进行对比。实验结果表明压实黄土地基浸水后,湿陷变形很快发生,随后湿陷变形量随时间几乎不再增加,湿陷变形集中在附加应力作用的地基上部土层。三种方法计算的湿陷变形结果表明：荷载板受荷较小时,不考虑侧向挤出和考虑侧向挤出修正系数的一维湿陷系数法所得湿陷变形量分别接近和大于实际变形量;受荷较大时,不考虑侧向挤出和考虑侧向挤出修正系数的一维湿陷系数法所得湿陷变形量均远小于实际变形量。基于原位载荷试验获得的弦线模量不适用于重塑压实黄土地基湿陷变形量计算。切线模量法由于未能较好考虑初始屈服面的弹性变形,计算所得湿陷变形量大于实际变形量。