挤土桩施工过程中的挤土效应及其机理分析

当软弱地基无法满足承载力要求时,需要对地基基础进行加固补强处理,挤土桩是一种较好的地基加固方法,但挤土桩在施工过程中会产生挤土效应,对环境造成一定的影响,文章旨在对挤土效应的影响、内在机理及防治措施做一些分析探讨并介绍了工程施工实例。     

挤土类桩的挤土效应及其防治方法

挤土效应是所有挤土类桩面临的共同问题，它可能造成临近建筑物破坏，地下管线断裂，道路隆起以及工程质量事故。依据挤土类桩挤土效应的形成机理，结合工程实例，提出了减少挤土效应的措施，如预钻排水孔、开挖防挤沟、设置观测点、控制压桩速度等措施，并根据施工地区不同的环境条件提出了合理的压桩顺序。     

狭窄场地内饱和粘性土中挤土桩的挤土效应

本文就挤土效应产生的机理进行了阐述,对挤土的时空效应进行了分析,提出了挤土桩\     

预钻孔孔径对部分挤土桩挤土效应的影响研究

推导了具有一定初始半径的圆柱形孔扩张的弹塑性解，据此讨论了预钻孔取土打桩时，预钻孔孔径大小对挤土效应的影响。     

冲击挤密作用下土体变形机理的有限元分析

潜孔锤冲击挤密钻进过程中土体变形机理的分析是非常复杂的,既涉及到材料非线性、几何非线性,又涉及到界面接触摩擦,属于高度非线性问题。利用有限元分析软件ANSYS初步建立了潜孔锤在土中冲击挤密钻进的有限元模型,模拟分析了钻具周围土体的应力、应变位移情况。结果表明,冲击钻进过程中钻头下方土体随压力的不断增大而发生塑性流动,产生急剧变形而破坏。钻具周围的土被重塑和扰动,土的工程性质发生了较大的变化,孔壁周围比较密实稳定。     

静压单桩挤土位移的有限元分析

在大型通用软件ANSYS平台上,对静力压桩的连续贯入全过程进行有限元模拟,并对静压单桩的挤土位移进行详细地分析,给出了桩土模量比、桩土间摩擦系数、土体泊松比对挤土位移场的影响规律。利用位移贯入法使桩体贯入,考虑了弹塑性本构关系、自重应力场、大变形和桩-土滑动摩擦等复杂问题,更符合静力压桩的实际,具有仿真效果。     

凸轮型冲击旋压钻头成孔机理研究

挤密钻头是潜孔锤冲击挤密钻进技术的关键所在,其结构形式直接影响着钻进效率、成孔质量和应用效果。应用非线性有限元理论,对动载荷作用下土体的弹塑性和压缩性的变化规律进行了分析。研究发现,常规钻头在冲击挤密钻进过程中产生的桩效应是导致钻进效率降低的主要原因。为了克服桩效应的影响,利用ANSYS/LSDYNA软件对阶梯式钻头和凸轮旋压钻头的钻进过程进行数值模拟分析,并通过实钻试验进行验证。数值模拟分析和试验结果均表明：凸轮旋压钻头能够有效避免钻进过程中土体回弹问题,降低桩效应对钻进效率的影响。试验结果与模拟结果相吻合,表明数值模拟的结果相对可靠。     

深层搅拌桩施工挤土效应分析

深层搅拌桩作为软土地基处理的一种新方法,正越来越多地被应用到基础工程中去。实践证明,深层搅拌桩也存在挤土效应。结合工程实例,对相关的墙体侧向位移和管道沉降的监测数据进行了分析,总结出了搅拌桩挤土效应的特点及其在不同的施工工艺所表现出来的规律,并分析了可能导致这些规律的原因。用Sagaseta的源-汇理论得到的位移计算公式对这些规律进行了研究。     

基于修正剑桥模型的挤密桩挤土效应分析

将挤密桩挤土过程视作沿桩长不变的一系列点位形成的球形孔扩张过程,把扩张过程中的桩周土体分为3个区域：流动破坏区、塑性变形区、弹性变形区。应用圆孔扩张理论,结合修正剑桥模型推导出了球孔扩张引起的土体应力、位移分布解析解。结果表明,挤密桩塑性区半径为桩半径的2.92倍,与试验结果基本吻合,验证了该分析方法的可行性。其结果可为挤密桩挤土效应的研究提供一种新的思路。     

考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力数值分析及试验验证

鉴于传统的筒型基础沉放阻力计算公式或数值分析方法均没有考虑筒壁内外侧挤土效应的差异,对于窄深型或是带分舱板的宽浅型筒型基础,由于筒壁或者分舱板的约束作用,基础内侧挤土效应有时远大于外侧,用传统方式计算沉放阻力可能存在较大误差。为揭示筒壁内外侧挤土效应的差异情况,采用显式的任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法,针对土体大变形和接触非线性等问题,建立了能够实现筒型基础动态、连续沉放过程的有限元模型,模拟出了筒壁内外侧挤土效应。数值分析结果表明,当入土深度与筒径比达1.6时,筒壁内侧压力可达外侧的10倍左右。通过分析下沉过程中筒壁内外侧土体位移及应力分布,阐述了筒壁内外侧挤土效应差异的机制。最后,提出了考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力计算公式,计算与试验结果吻合良好,大大提高了筒型基础沉放阻力的计算可靠性。     

圆弧滑动有限元土坡稳定分析

提出一种基于有限元应力变形计算的边坡稳定分析方法,仍假定滑动面形状为圆弧形,有限元网格由一组同心圆作为纬线,一组竖向线为经线构成。对两相邻圆弧线所夹的弧形带分析滑动力和抗滑力,建立平衡方程,确定安全系数,其中小值安全系数对应的弧形带为可能的滑动带。变化圆心位置用优选方法寻找最小安全系数对应的圆心,从而得出真正的滑动面。算例分析表明,该方法计算所得安全系数与Bishop法接近,是合理的,其突出优点是由有限元计算直接得出滑面上的应力,而不须作近似的插值处理,因而应力更准确。该方法可以考虑土的非线性变形特性,也更符合土的实际情况。此外,用有限元计算得出位移,亦可将稳定分析和变形联系起来,为现场通过位移监测来估计边坡的稳定性提供了可能性,同时也为膨胀土边坡的稳定分析中考虑膨胀性的影响提供了可能性。     

群桩效应有限元分析

利用有限元方法,对竖向荷载作用下复合桩基的群桩效应进行了计算分析,讨论了桩长L、桩距与桩径之比Sa/d、桩数n、土类等对群桩效应及群桩效应系数η的影响。结果表明：复合桩基中各个基桩的极限承载力Qu及η随L增大而增大;当Sa/d小于某个数值时,Qu,η随Sa/d增大而增大;当Sa/d大于某个数值时,Qu,η随Sa/d增大而减小。群桩效应及η与土类有关;η存在极大值,随n增多而减小,但减幅不大。     

边坡大变形弹塑性有限元分析[Ⅱ]

本文应用Ｕｐｄａｔｅｄ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ有限元分析理论,分析了石龙庙滑坡的稳定性,其中包括滑坡的大变形,初始应力和超孔隙水压力。根据土的工程地质性质,滑坡体分为四层,土层被视为是弹塑性的,土的塑性屈服采用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ理想塑性屈服准则,挡土墙建成前后的滑坡应力和变形被分别分析和讨论,最后根据这些分析结果,提出了滑坡的整治方案。     

Finite element analysis of reinforced embankment foundation

A finite element analysis of a reinforced embankment-foundation system has been conducted using a coupled formulation and elastoplasticity theory. Such important factors as type of reinforcement, the type of clay, depth of foundation and drainage condition affecting the system have been systematically investigated using appropriate constitutive models to depict various components of the system and material parameters of two typical soft clay deposits found in India. The displacements, reinforcement force and maximum heights of the embankments are among the aspects presented and discussed. It is shown that the effectiveness of the reinforcement is dependent on its stiffness and the shear strength of the clay deposit. The foundation depth has significant effect on the nature and magnitude of displacement, the reinforcement force and the height of embankment. Drainage conditions are shown to markedly influence the effectiveness of reinforcement. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

全尺寸PDC钻头复合冲击破岩机理的有限元分析

针对坚硬地层破岩效率低、钻具粘滑振动造成钻头寿命降低等问题,通过ANSYS有限元分析软件对全尺寸钻头复合冲击破岩机理进行研究。分析了冲击频率、钻压和转速对钻头破岩效率的影响,通过分析发现钻头破岩过程中,岩石内部既存在拉应力,也存在压应力,岩石破坏表现形式为“拉伸+压剪”的综合作用破坏。研究得出在扭转冲击频率为25 Hz条件下,此时轴向冲击的最佳频率为13 Hz,在这2种冲击频率的配合下机械钻速最快;钻压对机械钻速影响较大,两者呈线性正相关关系,并回归出有无冲击载荷条件下钻头机械钻速与钻压的变化关系式;转速对机械钻速的影响较小,两者呈微增趋势,分析认为是坚硬岩层使PDC钻头变切削为研磨状态导致机械钻速变化不大;复合冲击在地层钻进中能明显提高机械钻速。全尺寸PDC钻头复合冲击破岩机理研究对于钻进效率的提高和复合冲击技术的发展具有重要意义。     

地道桥结构与土相互作用的有限元分析

借助有限元软件ANSYS来分析地道桥结构与土的相互作用,采用三维实体建模方法模拟空间范围内的地道桥结构及其周围土体.分析有无列车荷载等两种不同工况下地道桥结构的位移、应力分布规律以及由其引起的地表沉降和土体的应力变化规律.通过有限元分析可以求出结构和土体的位移、应力峰值及其空间位置,为地道桥结构设计提供可靠的分析依据.     

考虑岩体本构及结构尺度效应的地下洞室模型有限元分析

对于地下洞室围岩稳定而言,存在两种尺度效应：一是本构尺度效应,二是结构尺度效应。在地下洞室模型的有限元分析中考察了两种尺度效应的作用。拟定了两种工况：①围岩中任一点的力学性质是该点到洞室中心距离的负幂函数,洞室由小到大,即同时考虑本构尺度效应和结构尺度效应;②围岩的力学性质一定,洞室由小到大,即只考虑结构尺度效应。对两种工况进行了平面应变弹塑性计算,分析了围岩中的应力、位移、及塑性区。从研究结果可知：当考虑岩体力学性质的尺度效应时,洞室围岩中的位移及塑性区均较小;而应力值较高,而不考虑岩体力学性质的尺度效应时的情况与之相反。     

软基上堤坝加宽工程性能有限元分析

为适应坝内水位升高变化及提高防洪标准、对堤坝进行加宽改造,新加宽部分会引发堤坝的工后不均匀沉降和地基侧向位移、对其稳定性产生影响。采用有限元方法,分析了加宽宽度、地基处理、土工格栅性能及铺设方式对加宽堤坝工程性能的影响。由计算结果可见通过上述方法可提高加宽堤坝的稳定性、减小工后沉降和侧向位移。相应结论可供类似工程参考。     

嵌岩桩尺寸效应的有限元分析

基于非线性有限元计算,分析了桩的尺寸效应对嵌岩桩承载性状的影响。结果表明：在其他条件一定时,随着桩径的增加,嵌岩深径比减小,桩的承载力有增大的趋势,其主要原因是增强了桩端承载力;另一方面,嵌岩深度也对桩的承载性状有影响,桩嵌入深度越短,桩端承担的荷载就越大。设计时可适当考虑通过增大桩径的办法来提高桩的承载力。