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。     

Analysis of rectangular piles subjected to lateral loads in nonhomogeneous soil using a Winkler model approach

An analytical approach using a Winkler model based on two lateral soil displacement components in a three‐dimensional soil is investigated to provide analytical solutions of horizontal response of a rectangular pile subjected to lateral loads in nonhomogeneous soil. The two lateral displacement components of a soil surrounding the rectangular pile are represented by the Fourier series of displacement potential functions in the elastic three‐dimensional analysis. The lateral stiffness coefficient of the rectangular pile shaft in nonhomogeneous soil is derived from the rocking stiffness coefficient taking into account rocking rotation of a rigid pile shaft. The relationship between horizontal displacement, rotation, moment, and shear force for the rectangular pile subjected to horizontal loads in nonhomogeneous soil is obtainable in the form of the recurrence equation. The formulation of lateral displacement and rotation for a rectangular pile subjected to lateral loads on the pile base in nonhomogeneous soil is proposed by taking into account Mindlin's equation and the equivalent thickness for soil layers in the equivalent elastic method. The difference of lateral behavior between square and circular piles subjected to lateral loads is insignificant. The effect of aspect ratio of the rectangular pile on the lateral behavior is great for the lower stiffness ratio between pile and soil and the larger length–equivalent diameter ratio. The effect of the value of Poisson's ratio of soil on lateral stiffness coefficient is relatively small except Poisson's ratio close to 0.5. The comparison of the results calculated by the current method for a rectangular pile subjected to lateral loads in nonhomogeneous soil has shown good agreement with those obtained from the analytical methods and the finite element method. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

锦屏一级水电站工程岩体对穿声波与单孔声波关联性探讨

声波波速作为可以评价岩石(体)致密与坚硬程度、完整程度、嵌合紧密程度等工程地质特性的综合性单一指标,在工程岩体质量检测和固结灌浆效果评价中获得了广泛的应用。锦屏一级前期勘察阶段开展了22000多米平洞与承压板变形模量试验配套的对穿、单孔声波测试,11 400多米钻孔单孔声波测试;施工阶段坝基、左岸抗力体开展了11 000多米单孔声波测试,263孔2 380 m的对穿、单孔声波测试,58点承压板变形模量试验配套的对穿、单孔声波测试。依据不同的统计方法(孔段长度、孔数)分别对两个阶段的对穿、单孔声波测试成果进行分析,研究结果表明:单孔声波波速V_p总体上高于对穿声波波速V_cp,且V_p/V_cp比值在1.05～1.20范围;单孔声波波速和对穿声波波速之间的定量关系,可以采用公式V_cp=1.1608V_p-1.0232来描述,且由该式获得的岩体变形模量(E_o50)与单孔声波波速的相关公式,可用于不同岩体等级的变形模量预测。该研究成果可为类似水电水利...     

不同检测方法对混凝土波速的影响研究

为建立超声波法和低应变反射波法检测所得混凝土基桩波速的相互转换关系,本文给出了标准线性固体模型下粘弹性介质的三维和一维纵波速度之比及其实用简化公式,并且通过实验得出,混凝土构件的超声波速与1.054倍低应变动测波速之比处于1.03~1.12,具体数值会随着混凝土龄期、弹性模量和强度等级的增加而有所减小。     

A three‐dimensional displacement approach for analysis of laterally loaded piles in nonhomogeneous soil

An analytical approach using the three‐dimensional displacement of a soil is investigated to provide analytical solutions of the horizontal response of a circular pile subjected to lateral loads in nonhomogeneous soil. The rocking stiffness coefficient of the pile shaft in homogeneous soil is derived from the analytical solution taking into account the three‐dimensional displacement represented in terms of scalar potentials in the elastic three‐dimensional analysis. The lateral stiffness coefficient of the pile shaft in nonhomogeneous soil is derived from the rocking stiffness coefficient taking into account the rocking rotation of a rigid pile shaft. The relationship between horizontal displacement, rotation, moment, and shear force of a pile subjected to horizontal loads in nonhomogeneous soil is obtainable in the form of the recurrence equation. The formulation of the lateral displacement and rotation of the pile base subjected to lateral loads in nonhomogeneous soils is presented by taking into account Mindlin's equation and the equivalent thickness for soil layers in the equivalent elastic method. There is little difference between lateral, rocking, and couple stiffness coefficients each obtained from both the two‐dimensional and three‐dimensional methods except for the case of Poisson's ratio near 0.5. The comparison of results calculated by the current method for a pile subjected to lateral loads in homogeneous and nonhomogeneous soils has shown good agreement with those obtained from analytical and numerical methods. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究

钙质砂与钢界面的动力响应对岛礁地质条件下结构物基础的安全与稳定具有重要意义。基于界面环剪仪,开展了一系列钙质砂?钢界面循环剪切试验,探究了法向应力、剪切位移幅值和粒径大小对界面剪切刚度和阻尼比的影响,并与石英砂进行了对比。研究结果表明:法向应力和剪切位移幅值对界面剪切刚度和阻尼比起控制作用;法向应力的增大导致界面剪切刚度增大、阻尼比降低;剪切位移幅值的增大,则导致剪切刚度近似呈反比降低,而阻尼比近似呈对数增大;对于均一粒径的钙质砂,存在着分界粒径,使其剪切刚度和阻尼比的变化规律呈现显著区别;石英砂粒径较大时,其界面剪切刚度和阻尼比与钙质砂明显不同,而粒径较小时两类砂表现出类似的剪切刚度和阻尼比特性。     

A simple critical state interface model and its application in prediction of shaft resistance of non-displacement piles in sand

A simple semi-hyperbolic state-dependent constitutive model for sand-structure interfaces is proposed. The model formulation is consistent with critical state soil mechanics since void ratio evolves continuously with shear strain from initial state towards asymptotic critical state at extremely large shear strains. The model takes into account influence of normal stiffness on volume change and stress path. The proposed interface model is implemented in a pile segment analysis scheme for simulation of shaft resistance mobilization in non-displacement piles. Results reveal that the proposed pile segment analysis can well predict shaft resistance of model piles embedded in different sands.     

嵌岩桩与含沉渣桩低应变动力检测曲线理论计算方法与特征研究

根据文献[1]、[2]介绍了基桩反射波法动测正演问题的数理模型、计算方法及其通用性，并据此计算了完整嵌岩桩及有不同厚度沉渣的嵌岩桩与摩擦桩的理论曲线。提出了在一定物性参数条件下判断沉渣是否超过规定标准的方法，并给出了数个实例。     

开挖卸荷对既有群桩竖向承载性状的影响分析

既有建筑下增层开挖对已有桩基础的影响不同于基坑开挖对坑内桩基的影响。基于工程实例验证的有限元参数,用硬化土弹塑性模型模拟土体,用接触面单元模拟桩土相互作用,建立了桩筏基础-地基-增层开挖三维有限元模型,对增层开挖后群桩基础的竖向承载性状进行研究。分析了桩顶刚度、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻比以及土体回弹的变化规律,并研究了不同桩端土体刚度和增层开挖深度对这些参数的影响。结果表明,增层开挖后群桩中不同基桩表现出不同的承载性状,增大桩端土体刚度可明显提高单桩承载力和端阻比临界值;随着增层开挖深度的增加,侧阻和端阻的发挥程度也随之提高。研究结果有望为地下室增层开挖施工中的结构托换变形控制和补桩设计提供依据。     

考虑加筋与遮帘效应计算群桩沉降的相互作用系数法

群桩中各基桩在地基土中的加筋与遮帘效应是客观存在的,然而,在目前的桩基沉降理论与实践中,相关的研究仍显不足。基于剪切变形法理论,考虑桩的加筋与遮帘效应,求得各基桩在自身桩顶荷载作用下产生的沉降以及其引起相邻桩的附加沉降量,由此提出群桩中任两桩的相互作用系数简化公式,同时,也得到各基桩桩侧及桩端桩-土接触等效弹簧刚度,并基于荷载传递法原理,建立了成层地基条件下各基桩在自身桩顶荷载作用下的桩身位移平衡方程,推导出各土层层顶处桩身沉降、轴力与层底处桩身沉降、轴力之间的递推关系,进而将公式推广到高、低承台群桩基础计算中。工程算例分析表明,用该方法计算有较高的精度,求得的荷载-沉降曲线及两桩相互作用系数与实测值吻合较好;相互作用系数要明显小于弹性理论计算结果。     

基于Winkler模型的有效桩长研究

有效桩长的定义有基于承载力角度和沉降角度两种方法,由于影响因素的多样性,有效桩长的研究比较复杂。运用桩顶刚度控制法确定有效桩长。基于Winkler地基模型,以荷载传递法为工具,推导出双层土的桩顶刚度计算公式,并对有效桩长影响因素进行了分析。结果表明,桩径的增大有效桩长增加;土层刚度比(第二层土刚度与第一层土刚度之比)增大有效桩长减小;桩端刚度的增大对有效桩长的影响都不明显,第一土层厚度的增加在一定范围内对提高有效桩长是有用的     

深基坑竖向支承系统的侧向刚度研究

在逆作法深基坑围护结构体系支撑刚度计算中,通常认为结构自重及施工荷载均由竖向支承体系承担,而忽略了其横向承载能力,造成了工程上的浪费。本文对竖向支承体系所具有的侧向刚度进行研究,提供一种基于数值分析结果的侧向刚度的计算方法,可用于快速计算工程中各类立柱结构形式的侧向刚度。文章通过工程实例对不同形式下的钢管柱和格构柱结构体系的侧向刚度进行数值计算,给出相应的侧向刚度拟合计算式。分析表明拟合算式所得侧向刚度略大于数值计算所得,误差在2.50%~9.26%之间,根据拟合算式计算排架结构的侧向刚度能够满足围护结构分析的要求。本文提出的侧向刚度计算方法可靠,能够用于类似工程,可供深基坑工程设计、施工人员参考。     

引水隧道井检孔水文地质特征及井筒涌水量预算

在分析井检孔水文地质特征的基础上,对井筒充水因素进行了论述,认为第四系松散层孔隙水和秦岭中亚群上部基岩裂隙水是井简的主要充水水源,也是井简涌水量的主要组成部分。采用地下水动力学公式法对井筒涌水量进行了预算,其结果可作为井筒各含水层设计疏水降深状态下的正常涌水量和最大涌水量使用。     

抗动压井壁结构型式的模拟优化研究

安阳鑫龙矿业有限责任公司根据公司发展规划,对现有矿井进行全面技术改造和矿区扩建,计划在采动影响范围内建设一个新的风井。运用Flac3D数值模拟软件对不同结构形式的井壁(素混凝土、钢筋混凝土、井壁外侧加垫层的复合井壁、井壁内加垫块的复合井壁)进行模拟比较,同时研究不同垫块位置(刚度),进行模拟比较。得出井壁内加垫块的井壁结构较好、垫块位置(刚度)对井壁受力影响较小的结论。     

考虑基桩嵌岩段侧阻的岩溶区顶板安全厚度计算

为考虑岩溶区基桩嵌岩段侧阻力的影响,提出了一组确定岩溶区桩端顶板安全厚度的计算方法。考虑顶板的整体承载效应,结合弹性力学及第一强度理论,得到了顶板抗弯安全厚度计算式;考虑嵌岩段桩侧摩阻力对桩顶荷载的分担作用,结合格里菲斯判据及摩尔判据,获得了顶板抗冲切和剪切的安全厚度计算公式,进而运用ABAQUS建立了岩溶顶板与基桩整体分析计算模型,有限元计算结果与理论计算值吻合良好。结合工程实例重点分析了顶板厚跨比对抗弯安全厚度的影响,顶板岩层厚度对抗冲切、剪切安全厚度的影响以及嵌岩段侧摩阻力系数?对顶板安全厚度计算的影响。     

辽宁省北票市台吉营子矿区金矿水文地质条件及矿坑涌水量预测

通过对北票市台吉营子矿区含水层、断裂构造带特征及地下水补、径、排条件、水文地质参数及矿坑充水因素的分析,认为研究区水文地质条件为中等。确定了水文地质单元边界条件模型,采用水平集水建筑物涌水量计算公式、管井涌水量公式、比拟法计算公式和大井法计算公式等方法对斜井、竖井和深、浅开拓水平涌水量进行了预测,并根据矿山实际情况提出了矿坑防治水措施,为矿山的下一步建设和开采提供了技术资料。     

断桩反射波法动测正演理论曲线特征的研究

介绍了反射波法正演问题的数理模型与其解析解的通用性和灵活性.据此计算,得到随断裂深度变化的断桩理论曲线特征,并给予物理解释与实例证实,以说明在采用曲线拟合的反演方法解释反射波法实测资料时,此解析解是十分适用的,且优于各种数值解.     

基桩缺陷逐步能量恢复递推定量分析

通过大量正演计算,对不同桩周土条件下缺陷程度与时域速度响应波形中入射波波幅与反射波波幅的比值进行了相关性分析,拟合出桩侧土为粘土、砂土、粉土条件下桩径变化程度与波幅比之间的关系式。通过理论分析,在基桩存在多缺陷时,导出了缩颈与扩颈对下一个缺陷引起的反射波幅值的影响系数,进而,提出了逐步能量恢复递推缺陷程度的理论与方法,在时间域中,实现了基桩存在多缺陷时的低应变动测缺陷量化分析。模型桩试验分析结果表明,缺陷量化分析方法可取得显著效果。     

基坑开挖时立柱桩的沉降计算

在基坑工程中,立柱桩和工程桩形成了长短桩复合桩基础。通过有限元法模拟桩侧摩阻力分布的变化,认为在这种复合桩基础中短桩（工程桩）的存在会影响到长桩（立柱桩）桩侧摩阻力的分布。根据剪切位移法得到考虑短桩影响的计算方法,并将被影响后的长桩桩侧摩阻力分布形式做了等量简化,使之适用于Geddes应力法。提出了利用Geddes应力法计算长短桩复合桩基础沉降的方法,并编制了相应的计算程序PLS,根据实际工程资料进行验算的结果与实测数据基本一致。     

探讨隧道工程中自然风的合理利用

依据隧道工程中自然风形成的原理出发,从动力和影响因素等方面考虑,分析了自然风压组成的各部分之间内在的联系,得出修正后的自然风计算公式,同时在给出带竖井的条件下,自然风风速计算方法,并通过实际测量和仿真模拟,验证了计算公式有效性,为以后长大隧道自然风的研究提供科学的方法和可靠的依据。