Soil Plug Effect Prediction and Pile Driveability Analysis for Large-Diameter Steel Piles in Ocean Engineering

Long steel piles with large diameters have been more widely used in the field of ocean engineering.Owing to the pile with a large diameter,soil plug development during pile driving has great influences on pile driveability and beating capacity.The response of soil plug developed inside the open-ended pipe pile during the dynamic condition of pile-driving is different from the response under the static condition of loading during service.This paper addresses the former aspect.A numerical procedure for soil plng effect prediction and pile driveability analysis is proposed and described.By taking into consideration of the pile dimension effect on side and tip resistance,this approach introduces a dimensional coefficient to the conventional static equilibrium equations for the plug differential unit and proposes an improved static equity method for the plug effect prediction.At the same time,this approach introduces a simplified model by use of one-dimensional stress wave equation to simulate the interaction between soft ping and pile inner wall.The proposed approach has been applied in practical engineering analyses.Results show that the calculated plug effect and pile driveability based on the proposed approach agree well with the observed data.     

深厚软土地基上充灌袋围埝下沉计算研究

采用大型充灌袋在深厚软土地基上建造围埝具有节约材料、降低造价、方便施工等优势,因此,在围海造陆中得到了广泛地应用。软弱地基由于承载力不足,且常处于流塑状态,故充灌袋围埝建造时会挤出淤泥而沉入软土中。随着下沉深度增加,围埝两侧的边载也随之增加,围埝基底也逐渐落在承载力较高的土层上,当围埝的重量与地基承载力相等时,围埝停止下沉,达到极限平衡状态。确定围埝达到设计标高时的下沉深度和充灌袋的用量是充灌袋围埝设计的核心问题。利用土体极限平衡理论并考虑隆起淤泥对承载力的影响,推导出充灌袋围埝挤淤深度的计算公式,并通过挤淤的模型试验和现场工程的监测数据来验证公式的合理性和适用性。此研究成果可供充灌袋围埝挤淤深度的设计及相关工程以参考。     

结构性吹填软土流变等时曲线研究

软土普遍存在结构性,结构性影响土体各种力学行为。对天津滨海新区结构性吹填软土进行三轴流变试验,通过对比分析原状土与重塑土流变等时曲线发现,结构性吹填软土流变等时曲线可分离为线性粘弹性变形、线性粘塑性变形与非线性粘塑性变形。在应力小于结构屈服应力时,流变等时曲线线刚度大;超过结构屈服应力时,伴随着土结构的破损,流变等时曲线线刚度逐渐减小,最终趋于一定值,与重塑土接近。结构性对流变等时曲线的影响主要集中在线弹性阶段,进入塑性阶段后影响较小。      

结构性吹填软土蠕变模型研究

以天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理的吹填软土为试验材料,对原状土及其重塑土基本性质与蠕变特性进行了试验研究。试验结果表明：经过真空预压处理后的吹填软土同时具有结构性和蠕变性,结构性的存在,对土体蠕变具有重要的影响。在修正的剑桥模型的基础上,对其进行改进,使其考虑结构性的影响,并以此作为蠕变屈服函数,建立了考虑结构性影响的吹填软土半经验半理论蠕变模型。计算结果表明,该模型符合结构性吹填软土实际,可在工程实践中应用。     

边坡安全系数的研究

以某港码头岸坡设计为例,利用极限平衡法和塑性极限分析法对边坡安全系数进行理论分析和对比研究,改进了港口地区岸坡稳定性的计算方法,并通过分析证明了十字板剪切强度指标在实际应用中的合理性。     

岩土工程可靠度分析中方差折减函数确定的一般规律

将可靠度理论应用于岩土工程稳定性分析过程中,即使是已证明安全的工程所得到的边坡或地基的失效概率通常较大,导致这一现象的原因是估算的方差偏大。计算土性指标的试验数据仅表征了该试验点的特征,而不是空间平均特征。在随机场理论应用于岩土工程可靠度分析的过程中,方差折减函数是将点特性过渡为空间平均特性的必要参数。首次对闫澍旺等提出的完全不相关距离理论中完全不相关距离的确定方法进行改进,不但理论上有所突破,而且计算方法更为简洁。对折减函数值的确定过程进行了分析,得到了用完全不相关距离方法确定折减函数的一般规律。     

考虑地震作用下软土软化的土压力计算

对于地震作用下挡土墙的土压力,在以往的计算中仅仅把动荷载加于挡土墙上,或者将土的内摩擦角适当的减少,然后仍按静止土压力计算。本文通过动三轴试验研究软土在动荷载作用下强度变化规律,给出土体软化后强度的确定方法,推导考虑地震等动载作用下考虑土体软化的土压力计算方法,通过实例计算对比考虑软化后土压力和不考虑软化的土压力计算结果,研究成果可为考虑地震荷载及其他动载作用下土压力的计算提供依据。     

不同布置形式的排桩隔振效果的数值分析

迅速发展的高速铁路带来方便的同时也会对周围地基造成振动影响,对于以排桩作为隔振措施的研究目前多处于理论分析阶段。本文将列车行驶引起的荷载等效成可以应用在有限元计算中的Fourier表达形式,并应用ABAQUS软件建立了排桩隔振系统的三维有限元计算模型。应用控制变量法分析桩长、桩间距、桩身材料、双排桩距离和交叉布置排桩对隔振效果的影响,为施工设计提供依据。     

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。     

等向固结饱和黏土卸载孔压特性的试验与理论研究

负孔压可以为饱和黏土地基的结构基础提供抗拔阻力,准确计算负孔压的大小对研究上拔承载力的意义重大。通过等向固结的三轴伸长试验研究了卸荷状态下饱和黏土中孔压的发展规律,提出了计算超静负孔压的方法;结合修正剑桥模型和Henkel孔压理论,揭示了卸荷作用下超静负孔压产生的机制,合理地解释了在卸荷过程中超静孔压由负转正的过程。研究表明,卸荷试验条件下广义剪应力产生正孔压,而平均主应力对孔压的贡献为负,卸荷初期广义剪应力产生的正孔压不足以抵消平均主应力产生的负孔压,因此,超静孔压呈现负值。研究成果为负孔压预测以及上拔承载力研究提供了理论依据。