开口桩中土芯形成、影响因素及判别方法研究

开口桩打桩过程中桩端土体进入桩管内形成土芯,土芯在大直径钢管桩、新研发的大直径现浇混凝土薄壁筒桩的作用不容忽视,通过闭塞效应土芯会提高开口桩的承载力,减小桩的沉降量。比较分析了目前国际上两种土芯闭塞效应定义方法,研究认为,从土芯破坏机制出发定义土芯是否产生闭塞效应更为合理;并从土芯的形成出发,探讨了影响土芯形成及闭塞效应的各种因素,如桩径、桩端土的承载力、土芯与桩内壁的摩阻力等,此外还应考虑桩端土体侧向水平应力的影响。最后讨论了ICP方法中砂土及黏土中开口桩土芯闭塞效应的判别方式,认为该判别方式过于粗略,不能很好地反映土芯闭塞情况。     

基于透明土技术的开口管桩施工模拟

开口管桩因为土塞效应的存在,其施工力学机理比实心桩要复杂。传统的测量方法无法测得整个桩周土体的位移场以及土塞的具体情况。利用透明土技术,模拟不同桩径,壁厚的开口管桩的沉桩过程,得到管桩外侧土体的全部位移场,并观测到土塞高度的变化、土塞中土颗粒的位移向量场和土塞土颗粒位移中性面。通过对实验结果的分析,可以得到以下结论:不同截面尺寸的管桩施工引起的土体变形区域的横向范围与管桩内径与壁厚的比值（r/w）成反比,且每施工2倍管桩外径R深度,横向影响范围扩大67%;当外径相等时,r/w值相差150%时,土塞高度相差186%;土塞效应和桩径无关,和r/w有关;当壁厚保持一定的同时,土塞高度变化量约为管桩内外径比（R/r）的改变量的2倍;土塞达到完全闭塞状态时还会发生桩端土体的剪切破坏,从而管桩内腔涌入新土形成新的土塞。     

基于光纤光栅传感技术的静压沉桩贯入特性及影响因素研究

针对黏性土中静压沉桩贯入特性方面的研究相对较少的状况,基于光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感技术,考虑开口、闭口不同桩端形式和不同桩径,研究了静压沉桩过程中沉桩阻力、桩身轴力以及桩身单位侧摩阻力的变化规律。通过静压沉桩模型试验,分析了桩端形式、桩径、沉桩深度等因素对沉桩阻力、桩身轴力及桩身单位侧摩阻力的影响规律。研究结果表明:FBG传感技术对黏性土中静压沉桩阻力的测试性能优越,能够准确体现静压管桩的贯入特性。沉桩结束时开口和闭口试桩的桩端阻力分别约占沉桩阻力的66.7%、59.5%。沉桩过程不可忽略开口土塞效应和桩径对沉桩阻力的影响。桩身轴力的分布形式不会因桩端形式而发生改变。桩径140 mm试桩的桩身轴力传递性能优于桩径100 mm试桩,两试桩桩身轴力递减率分别为40.8%、34.2%。开口试桩内管和外管桩身单位侧摩阻力最大值分别为1.67、4.83 kPa,均小于闭口试桩。贯入深度为90 cm时桩身单位侧摩阻力最大值随着桩径增加而增大,同一深度桩径越大桩身单位侧摩阻力"侧阻退化"越明显。入土深度为30 cm时两不同桩径桩身单位侧摩阻力减幅相差0.93 kPa。确定静压贯入沉桩阻力时考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。     

砂土中开口管桩沉桩过程的颗粒流模拟研究

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序,模拟再现不同型号开口管桩在沉桩过程中土塞的形成演化规律、土颗粒细观结构变化以及桩周土应力场分布情况,并通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观力学响应的内在机制。计算结果表明,管桩直径对土塞效应影响很大,外径为30 mm的开口管桩,沉桩过程中土塞增量填充率（IFR）值较小,土塞效应明显,土塞高度小,类似闭口桩;随着管桩直径的增大,土塞效应迅速减小,大直径管桩在砂土中沉桩全部闭塞的可能性很小。细观因素（孔隙率和滑动比例）与土体宏观位移表现之间存在着明显的相互对应关系,并依此将桩周土划分3个区域。桩周土体水平应力、竖向应力和剪应力都在桩底附近形成“应力核”,不同型号管桩桩周土应力场分布相近。     

开口管桩高频振动贯入过程的ALE有限元分析

任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,避免了常规有限元中拉格朗日方法的网格畸变问题,适用于开口管桩高频振动贯入过程的计算分析。采用ALE有限元方法,建立开口管桩高频振动贯入过程的数值模型,对沉桩过程中挤土效应、桩侧阻力和土塞效应的变化规律进行了详细研究。研究结果表明:挤土应力主要沿径向传播,且深层土体受到的挤土应力比浅层土体大;水平挤土位移随管桩贯入深度的增加而增大,而最大水平挤土位移与管桩贯入深度存在累积效应;挤土效应的影响范围约为10倍管径,因此在施工过程中要给以足够重视;桩外侧摩阻力随贯入深度增加呈近似线性增长,桩内侧摩阻力随贯入深度增加而呈非线性增长,增长速率随贯入深度增加而逐渐增大;管内土塞处于不完全闭塞状态,土塞程度由完全非闭塞向部分闭塞过渡。此外,研究了土体模量、桩土界面摩擦系数、振动频率和桩径对土体位移的影响。     

大直径灌注筒桩单桩竖向承载机理分析

筒桩土芯性状复杂,而筒桩承载力计算还不成熟。分别对黏性土层和砂性土层中筒桩土芯承载机理进行了比较分析,认为土芯与筒桩存在相对位移趋势,相对位移的发生是筒桩内侧摩阻力产生的原因,得到了土芯内摩阻力及土芯端部承担荷载计算公式。黏性土层中土芯承载作用较小,而砂性土层中由于土芯闭塞效应承载作用大大加强,得到了单桩竖向极限承载力的简化计算公式。最后通过工程实例验证了该公式的实用性。     

管桩挤土效应的现场试验和数值模拟

以PHC管桩加固某物流加工二期标准仓库、厂房项目为依托,进行了吹填土地区PHC管桩的挤土效应研究。利用预先埋设的孔压计和测斜计,借助沉桩过程的现场测试手段,研究了PHC管桩在沉桩过程中桩周孔压变化和土体位移分布特征,发现沉桩过程中超孔隙水压力随距桩心距离的增加而近似呈线性规律衰减,影响范围约为10倍桩径,土体水平位移不仅与地基土性质有关,而且其分布特征也与深度有很大关系,表现为0.2～0.4倍桩长处土体水平位移较大。采用数值模拟有效地模拟了现场测试结果,进而将结果推广,得到了沉桩引起的桩周土体位移随深度和距桩心距离的变化规律。数值模拟结果表明：桩-土界面摩擦特性和桩径对土体位移场的影响较大。     

静压预应力混凝土管桩土塞效应试验研究

对淤泥质黏土互层以及粉土两种土层条件下静压预应力混凝土管桩的土塞效应进行了试验研究。现场及室内试验结果显示,管桩径厚比越大、土层条件越为坚硬则形成的土塞相对高度越大。上硬下软的土层分布易形成闭塞现象,而上软下硬的情况则易导致土塞的滑动。沉桩过程中,管壁端阻与静力触探锥尖阻力具有极为相似的变化规律,两者比值不随土塞高度变化率及沉桩深度的变化而改变。管壁端阻与锥尖阻力的相关性与土层条件密切相关,对于淤泥质黏土和粉土而言,两者比值分别为0.59和0.81。土塞的分层与地基土层分布基本一致,且分层界面为向上凸起的曲面。土塞形成过程中挤密效应是显著的,黏聚力则因扰动的影响有不同程度的降低。直剪试验显示,土塞抗剪强度的时效性是显著的。粉土中预应力混凝土管桩有效土塞高度约为5～6倍桩径,为整个土塞高度的70%;而淤泥质黏土中有效土塞高度大于4倍桩径。试验结果与已有的研究结果较为接近     

软黏土中PHC管桩打入过程中土塞效应研究

当开口管桩打入土层中,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的打入特性和承载能力具有重要影响。基于上海典型软土地基中长PHC桩的现场试验,统计分析3个不同场地共44根桩打桩过程中的土塞数据,探讨软土地基中PHC桩打桩过程中土塞长度与内径之比、土塞增量与桩打入深度增量之比(IFR)随打入桩长与内径之比变化的规律,并线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比与土塞高度和桩打入深度之比(PLR)的经验公式。研究表明,大部分PHC桩在打桩过程中,土塞部分闭塞,桩从浅部较硬土层打入较软土层,IFR值减小,土塞闭塞作用大;桩从较软土层打入深部较硬土层,IFR值逐渐增大,土塞闭塞作用小,且土塞长度增量与桩打入深度增量之比与土塞长度与桩打入深度之比基本呈线性关系。     

开口管桩竖向承载力时间效应研究

时间效应是指管桩沉桩后承载力随休止时间的提高。统计分析发现单桩承载力每时间对数的增长范围为15%～29%。桩基承载力的增长源于桩侧土的固结、触变恢复、老化以及蠕变和土壳效应,基于此提出管桩承载力时间效应3阶段理论模型,并建立基于固结理论的开口管桩承载力时效解析计算模型。计算表明,摩擦型开口管桩承载力随时间的相对增长速度随土塞率近似呈线性增长;完全非闭塞的摩擦型开口管桩承载力的相对增长速度高出闭口桩约10%。     

物质场 能量场 空间场综合成矿预测

摘 要　 物质、能量、空间是成矿的3个重要因素‚因此研究成矿作用的物质场、能量场和 空间场十分必要。重点介绍了物质场、空间场、能量场的原理、数学模型和方法。     

论环境地球物理学中的若干问题

环境地球物理学是研究地球物理环境与人类及地球生物相互作用的科学,它从地球物理学的角度揭示全球或大的区域自然环境与人类活动相互作用的效应。地球的电磁场,重力场,地热场,放射性辐射强度场,地震和某些空间地球物理问题都是非常重要的环境因素。它们对地球上的人类或生物体的神经系统活动,疾病,生长发育等产生不可忽视的影响,而人类活动的强度和广度已发展到有可能对地球物理环境形成一定的甚至是重要的影响和作用。其中的有些后果是灾难性的。     

中国现今区域构造应力场与地壳运动趋势分析

本文对中国现今地壳形变场、断层位移场、地应力场、地质灾害场、地壳深部结构构造等分别研究和分区。首次较全面地论述了中国现今区域构造应力场的主要特征,讨论了中国现今地壳运动问题。对中国地壳运动的某些过程、时空发展演化及运动规律的新认识,为中国地壳运动理论补充了现今构造应力场资料,同时也为国民经济规划、减灾防灾提供了依据。      

渗流场与应力场相互关系研究中应注意的两个问题

渗流场与应力场耦合模型应反映双场相互作用的真实过程;双场耦合模型必须以概念模型为基础。     

流场分析法在矿区水文地质工作中的应用

阐述了流场分析法在查明矿区水文地质边界的水力性质,含水介质的结构特征及地下水补给,径流和排泄条件中的应用。并以蔚县矿区为例,对大抽水前后的天然流场和人工流场进行了分析,确认了介的水质,强径流速年位置及岩溶水的补给来源。     

Fluid Dynamic Field in Bozhong Depression, Bohai Bay Basin

The physical accumulation process of oil and gas, as thenatural nuids buried in the underground, follows the mechanism of fluid flow dynamics (Tao, 19831 Hubbert, 1953,1940). More and more lines of evidence show that the underground fluid dynamics not only controls hydrocarbon expulsionand accumulation directly, but also influences hydrocarbongeneration and preservation. Therefore, this research has beenpursued with great interests by worldwide petroleum geologists(GOng and Yang, 19993 Ye et…     

东营凹陷第三系流体物理化学场及其演化特征

东营凹陷第三系为最重要的油气层系旬流体物理化学场及其演化特征：①地温梯度较高（现今地温梯度为３．６℃／１００ｍ）,自凹陷形成以来,地温梯度和大地热流值变化不大;②地层流体压力为中等超压－强超压,在剖面上可划分为静水压力过渡压力带和地质压力带;③地层水主要表现为沉积埋藏水的特点,并经历了沉积作用埋藏与淋滤作用并存和埋藏封闭作用３个演化阶段;④存在着静水压力、过渡压力和地质压力３个流体动力系统,其中过     

燕山地区中生代构造应力场特征

燕山地区现今的构造、地貌景观,是在漫长的地质历史时期,经历了长期、复杂的建造、改造过程而形成的。从沉积建造及构造形变特点来看,自元古宙至古生界,本区构造运动平缓,建造和改造的特点主要反映基底断裂的控制作用。中、新生代构造运动是燕山地区主要造山作用期,基本特征是强烈挤压形成线状褶皱及推覆构造系统。
中生代时期,本区构造形变显示水平应力作用的主导性,新生代时期,则以均衡代偿导致的隆升作用为主。本文侧重中生代构造应力场及变形挠度场的重塑,借以恢复本区中、新生代构造形变形成的力学过程及运动程式。      

重力场定义的澄清

《朗曼现代英文词典》(LongmanModernEnglishDictionary)、《牛津高阶英汉双解词典》(OxfordAdvancedLearner’sEnglish ChineseDictionary)、《韦氏词典》(Merriam Webster’sNewCollegiateDictionary)、作为地球物理专业词汇定义源的《勘探地球物理百科词典》(EncyclopedicDictionaryofExplorationGeo physics)以及中国的一些重力教科书、专著及词典 ,把重力场定义为重力或重力作用存在的空间 ,重力效应可以测量的空间 ,即 :力或重力存在的空间。这个定义不同于国外英文地球物理教科书、专著及中、英、俄文场论教科书对重力场的定义 :空间中的重力。定义重力场为重力存在的空间 ,混淆了“场”本身及“场域”的概念 ,并不是一个标准的物理或地球物理定义 ,是一种误导。物理场是空间中存在的一种物理作用或效应 ,分布于引起它的场源体周围。两个物体之间存在着的相互作用力 ,通过每个物体引起的引力场给予另一个物体。重力场可以定义如下 :地球内部及其附近空间一点处存在的重力作用 ,或单位质量受到的重力。重力场是一种力或力场 ,存在于地球表面及其附近的空间。重力场不是空间 ,重力场的测量应当是在重力场存在的空间或场域中 ,而不是在重力场中进行。     

高放废物深地质处置场近场剂量场-温度场-水势场-应力场的耦合计算

回顾了高放废物处置概况, 给出了剂量场-温度场-水势场-应力场耦合研究的意义, 探讨了剂量场计算公式与热-湿-力耦合方程及其求解, 最后指出了这一领域的若干优先研究方向.