攀钢新基地欠固结土层旋挖桩负摩阻力试验

攀钢新基地工程区80%为"昔格达"土回填区,回填土将对桩产生负摩阻力。现场负摩阻力试验表明:回填土上部在堆载情况下会有较大的固结沉降,从而使桩基产生负摩阻力。     

冻土切削力学特性的试验的理论分析

利用笔所研制的冻土切削试验台，在室内对不同冻土在不同温度、含水量、切削速度、切削深度和切刀前角下进行了一系列切削试验。结果表明，切削时，冻土主要呈脆性断裂破坏，其切削过程被认为刀刃切入和撕裂冻土的结果，切削阻力随着冻土温度降低而非线性性增加，随切削速度提高而略有增加，随切削深度增加而近似线性增加，最佳切刀前角随切削深度增大有增大趋势。但平均切削阻力与最大切削阻力，随切削深度增大有增大趋势。但平均     

高压旋喷桩桩周土摩阻力的分析与探讨

通过对旋喷桩的单桩静载试验，探讨了桩周土摩阻力作用的情况，通过计算和分析，得出了两个结论，为旋喷桩基础的设计提供参考。     

冻土切削力学特性的试验和理论分析

利用笔者所研制的冻土切削试验台，在室内对不同冻土在不同温度、含水量、切削速度、切削深度和切刀前角下进行了一系列切削试验。结果表明，切削时，冻土主要呈脆性断裂破坏，其切削过程被认为是刀刃切入和撕裂冻土的结果，切削阻力随冻土温度降低而非线性增加，随切削速度提高而略有增加，随切削深度增加而近似线性增加，最佳切刀前角随切削深度增大有增大趋势。但平均切削阻力与最大切削阻力之比值对不同试验条件基本在０．４－０．６５间变化。同时，根据切削过程机理，从理论上建立了最大切削力模型，此模型考虑了切入和撕裂冻土阻力。     

GD—8型旋挖工程钻机的研制与应用

本文简要讨论了国外先进钻孔桩设备和施工工艺现状，并且对国内目前广泛使用的钻孔桩施工设备和工艺作出了简单的叙述。经过对国内外施工设备的工艺现状的对比，确立了国内设备制造厂进行新产品开发的方向。最后，介绍了武汉探矿机械厂顺应国际趋势，同时立足国内现阶段的市场需求、经济实力和技术水平等条件开发具有中国特色的ＧＤ－８型旋挖工程钻机的相关情况。     

西安地区旋挖钻孔灌注桩竖向承载力特性的试验研究

旋挖钻孔灌注桩是西安地区近年来广泛采用的一种灌注桩形式,通过对西安地区不同场地２０余根旋挖钻孔灌注桩静载试验及桩身应力测试结果的分析,论述了黄土地基中旋挖钻孔灌注桩的荷载传递性状,经过与《建筑桩基技术规范》有关规定的比较,初步探讨了这种桩型单桩竖向极限承载力的特怀。     

基于旋挖和水平定向钻进的辐射井成井实验研究

辐射井作为城市地下水供水构筑物和盐碱地改良的集水设施,凭借单井出水量大、水质稳定及控制面积大等特点被广泛应用。本文对传统辐射井施工方案进行了调研,并分析总结出传统集水井和辐射孔施工过程中存在施工安全性低、钻进效率慢且钻孔质量差等问题,提出了以旋挖钻进的方式施工辐射井中的集水井,以水平定向钻进的方式施工辐射孔的方案。通过现场实验,发现此方案能有效解决传统方案中存在的问题,进一步研究之后值得推广。     

砂土地层中沉渣对旋挖桩承载力的影响

由于摩擦型灌注桩承载变形机理较为复杂,影响其承载力的因素很多,其中沉渣对承载力的影响非常明显。旋挖灌注桩与其它形式的钻孔灌注桩相比,在控制沉渣方面具有一定的优势,但在较厚的砂土层中,采用泥浆护壁清孔往往造成单桩承载力的降低。根据试桩的结果,客观分析了旋挖桩在砂土层中的使用效果,以及沉渣对承载力的影响,旨在为旋挖桩在工程中的应用积累一些有益的经验。     

旋挖钻孔灌注桩低应变检测与分析

本文以水阳江特大桥的旋挖钻孔灌注桩低应变检测为例,分析了桩头浮浆及桩身扩径对低应变检测曲线的影响。桩头浮浆可以产生多次反射波或使波形畸变。桩身扩径产生扩径上界面的反相反射波和下界面的同相反射波;桩身扩径很大时,无桩底反射波及扩径下界面反射波,只有扩径上界面的多次反射波。     

静态泥浆护壁的湿式旋挖工法的应用

介绍了旋挖钻机采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法在阿尔及利亚桩基施工中的应用以及在施工过程中出现的一些实际问题的处理办法。     

复合岩层中滚刀旋转切割破岩效率试验研究

TBM掘进经常遇到复合岩层,在该地层中施工对滚刀破岩非常不利。为了提高掘进效率,降低工程造价,开展复合岩层滚刀破岩效率研究很有必要。鉴于此,采用滚刀岩机作用综合试验台对砂岩、花岗岩复合(复合比例为4(25) 6)而成的岩层进行5组刀间距下3种贯入度的3把滚刀同步旋转切割试验;试验过程中监测破岩总法向力、总扭矩,并分别收集两种岩石的岩渣进行筛分、称重;依据试验结果分析不同刀间距、贯入度下的法向力、扭矩及比能的关系。研究表明:不同刀间距时,平均法向力、平均扭矩随贯入度的增加而增大但两者的增加趋势不同,即平均法向力随着贯入度的增加几乎呈直线增大,而平均扭矩随着贯入度的增加其递增趋势减小;不同贯入度下存在不同的最优刀间距;砂岩、花岗岩切割轨迹长度比例为4:6时刀间距与贯入度的比值在14左右,破岩效率最高。     

螺杆驱动旋冲钻井工具设计及试验研究

旋冲钻具能有效提高深层、硬地层的破岩效率,具有广阔的应用前景。凸轮−滚轮是实现冲击动作的关键机构,但复杂多变的井下环境导致机构损伤严重,进而影响破岩效率。基于旋冲钻具多井次的试钻数据,建立凸轮−滚轮动力学模型,通过显式动力学(Autodyn)分析不同冲程、转速、钻压下的工作特性,总结机构的形变特征提出优化方法。分析结果与试验数据和理论数值对比,验证了计算模型的准确性。结果表明：冲程增大可提高冲击效果,但高于10 mm冲程的滚子实际运动轨迹受钻速、滚轮尺寸、凸轮轮廓曲率影响其轨迹将变平缓。转速在9~18 rad/s时轴向加速度波动幅度较大,对钻具的稳定性具有一定影响。钻压增大凸轮内缘处形变特性明显,其形变量与钻压成正比,25 kN钻压下凸轮的形变量约是10 kN的2.6倍。凸轮齿顶、滚轮内缘处为易变形点,在齿顶处安装可换滚筒同时改变滚轮为鼓轮构型并对抛物线−直线−抛物线、2次多项式、摆线、7次多项式4类凸轮轮廓线型进行特性分析。选用摆线及7次多项式凸轮座轮廓和鼓轮可提高冲击效果,计算结果可为旋冲钻具设计提供参考依据。

     

沉井下沉过程刃脚的极限土阻力分析

考虑刃脚形状和切土深度,建立沉井下沉过程中极限土阻力的近似计算模型。基于Prandtl问题的滑移线场理论,建立考虑刃脚切土深度和刃脚形状的近似滑移线场,并导出平面应变和圆形沉井轴对称问题极限承载力系数的计算公式。对于平面应变问题,承载力系数Nγ等于两部分之和,即不考虑切土深度时刃脚踏面和考虑切土深度时刃脚内侧倾斜面对承载力的贡献,前者及其他两个承载力系数（黏聚力和超载项）与不考虑刃脚切土深度由Prandtl承载力机制所得的结果相同。刃脚的切土深度、踏面宽度和倾斜角是影响极限土阻力的重要因素,忽略刃脚切土深度及其范围内刃脚倾斜面与土的作用将导致极限土阻力的计算值明显偏小。分析结果表明,承载力系数随刃脚切土深度和刃脚倾斜角的增加而显著增大;若土体强度较高,刃脚倾斜角的大小对极限土阻力的影响更加显著。     

冻土机械切削破碎机理的研究进展

冻土开挖困难、破碎效率低是高寒地区工程建设、地基施工等面临的技术难题。冻土机械切削破碎是冻土开挖的主要方法,其机理研究是提高冻土破碎效率的前提和基础。首先总结了温度、含水率、围压等对冻土复杂力学特性的影响,进而调研分析了冻土机械切削破碎的典型切削力学模型,发现冻土切削机械破碎模式不仅与冻土力学特性密切相关,也与切削参数和刀具结构直接相关,冻土切削过程中存在着最优的切削前角（30°~60°）,且深切削和浅切削时冻土内部受力方式存在差异也会导致破坏形式的不同;温度、含水率、围压所造成的冻土力学性能变化会直接导致冻土破坏过程和切削破碎机理的改变,冻土强度随着温度降低表现出先升高然后保持稳定的特性,随着含水率升高呈现出先升高后降低的趋势,冻土破碎存在脆性、塑脆过渡及塑性等不同破坏形式。通过系统总结冻土切削破碎机理研究进展,进一步明确了冻土力学性质主要影响因素、变化特点及其切削破坏损伤特征,为冻土机械切削破碎的切削参数和切削具结构优化提供了设计依据。     

路堑边坡施工过程离心模型试验及数值模拟研究

以粤北山区高速公路某路堑边坡为研究对象,通过离心模型试验及有限元模拟其施工过程,揭示开挖卸荷过程中的变形特性及稳定机制,探讨锚杆在边坡稳定中发挥的作用。结果表明,开挖卸荷引起松弛变形,变形量从坡顶向坡脚逐渐增大,从开挖临空面向坡体内部逐渐减小,最大值出现在坡脚,且在坡脚形成塑性区;锚杆支护后提高了加固部分土体的强度,减小了下级开挖引起的松弛变形,限制坡脚塑性区的发展。锚杆轴力沿杆体不均匀分布,其规律与锚杆长度有关,且一般下层锚杆轴力较上层大。锚杆支护不仅提高施工期的稳定,还可有效减弱应变软化对边坡长期稳定的不利影响,提高安全储备。研究成果对高速公路路堑边坡的设计及施工具有指导意义。     

Influences of overburden pressure and soil dilation on soil nail pull-out resistance

Soil nailing is the most popular technique for stabilizing newly formed and existing sub-standard slopes in Hong Kong because of its economic and technical advantages. The nail–soil interface shear resistance is an important parameter in design of soil nailed structures. A three-dimensional finite element model was established and used for simulating soil nail pull-out tests. The finite element model was verified by comparing simulated results with measured data. The agreement between the experimental and simulated results in terms of both average pull-out shear stress and stress variation was very good. Using this finite element model, a parametric study was carried out to study the influences of the overburden pressure and soil dilation angle on the soil nail pull-out resistance. The simulated peak pull-out resistance was not directly related to the overburden pressure, which was coincident with the observations in laboratory pull-out tests. The simulated pull-out resistance increased significantly with the increase in dilation angle of the shearing zone. This analysis indicated that the constrained dilatancy of the nail–soil interface and the soil surrounding the nail contributed a lot to the development of peak pull-out resistance.     

Load transfer analysis of rock-socketed drilled shafts by coupled soil resistance

The load distribution and deformation of rock-socketed drilled shafts subjected to axial loads are evaluated by a load transfer method. The emphasis is on quantifying the effect of coupled soil resistance in rock-socketed drilled shafts using 2D elasto-plastic finite element analysis. Slippage and shear-load transfer behavior at the pile–soil interface are investigated by using a user-subroutine interface model (FRIC). It is shown that the coupled soil resistance acts as pile-toe settlement as the shaft resistance is increased to its ultimate limit state. Based on the results obtained, the coupling effect is closely related to the ratio of the pile diameter to soil modulus (D/E_s) and the ratio of total shaft resistance against total applied load (R_s/Q). Through comparison with field case studies, the 2D numerical analysis reasonably estimated load transfer of pile and coupling effect, and thus represents a significant improvement in the prediction of load deflections of drilled shafts.     

PDC锚杆钻头回转钻进的力学特性与试验

针对煤矿巷道锚固孔快速精准钻进的施工需求,通过建立PDC锚杆钻头回转钻进力学模型,对其主要力学影响因素进行了理论分析。结果表明：PDC切削齿轴向力随压入深度的增大而增大,随切入角的增大表现出先减小后增大的趋势;当煤系岩石摩擦系数f为0.20~0.43时,可得最优切入角为15.0°~18.3°,此时在相同压入深度条件下轴向力和切向力最小。并进一步结合煤系岩石的力学特性,提出了PDC切削齿作用下的岩石破碎条件,得出不同压入深度时轴向力和切向力的关系。利用自主研发的钻进试验台对模拟岩样进行了钻进试验,试验结果验证了PDC锚杆钻头回转钻进力学模型的正确性。研究结果为PDC锚杆钻头优化设计,锚固孔钻进效率与精度的提高,以及钻进轴向力和切向力的变化预测等提供了理论依据。     

旋转触探数学模型及其试验分析

通过对旋转触探用双螺旋探头的受力分析,建立了螺旋探头的贯入阻力和扭矩与贯入速度和转速,以及岩土的力学性能参数间的数学模型。结合数学模型和试验数据对旋转触探技术的影响因素进行了分析,为设计探头结构和进一步理解该技术的力学机理提供了理论依据。     

扩体型锚杆的研制及其抗拔试验研究

在研制锚杆机械扩孔器的基础上,进行了扩体型锚杆的工艺试验和抗拔试验研究。试验结果表明,所研制的锚杆机械扩孔器对地层具有良好的适应性;扩体型锚杆较普通锚杆的承载力平均提高20 %～30 %,最大为66 %;扩体型锚杆的轴向应变陡降现象明显,具有显著的端承效应。