高频振动贯入灌注桩套管土塞效应的数值分析

为探讨大直径灌注桩套管在高频振动贯入时管端土塞效应的形成机理,采用三维颗粒离散元法进行了数值仿真分析,研究了贯入过程中套管内、外土颗粒的位移、速率与接触应力、土塞高度、孔隙率和土体剪应力的变化.仿真结果表明:高频激振力越大,套管贯入深度越大,相应地管内土塞高度也越大,且超孔隙水压波动的最大幅度和幅值越大;土塞上部孔隙率较大,下部土体较密实.在高频振动贯入过程中,套管端沉入处的超孔隙水压幅值最大,同一时刻土塞内的超孔隙水压随深度增大;管内土颗粒在振动开始时以较小幅度上移;套管端部颗粒接触数目随贯入深度和振动频率的增大而增多,且接触应力和土体剪应力比其他区域大.      

饱和软土二维-三维列车振动响应对比分析

针对岩土工程中常用二维模型等效三维模型进行数值计算的方法,对列车运行引起的二维和三维动力响应进行了分析.根据钢轨-扣件-隧道-地基纵向模型得到作用于隧道道床上的振动荷载,基于循环流动本构模型和土-水完全耦合理论,计算了列车平均时速下饱和软土层二维和三维的振动响应规律.研究结果表明:两种模型的地表振动加速度、位移以及隧道周围超孔隙水压力在横截面内规律基本相似但数值相差较大;二维-三维地表加速度比和位移比最大值分别可达9倍和6倍,加速度振级相差可达15 d B;隧道周围的二维-三维超孔压比在1.5~3.5之间,单次振动超孔压累积值可达4.36 k Pa和1.69 k Pa,且在隧道竖轴左右45°及135°位置处超孔压力累积最为明显;振动荷载形式、纵向土层振动、固结速度是造成饱和土软土二维-三维列车振动响应差异的主要原因.     

塑料套管混凝土桩塑料套管分析及计算

塑料套管混凝土桩(简称TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的,在TC桩施工和工作期间,塑料套管将承受超静孔隙水压力、挤土压力和振动等作用,因此,利用有限元分析,结合塑料套管的基本参数和实际应用情况,对塑料套管的受力特性拟定了5种计算方案,并对塑料套管外侧的波纹形状的选择进行了探讨。分析结果表明:塑料套管的最大应力发生在沉管上拔初期;在同一壁厚情况下,塑料套管的波高/波距=0.38时最优;建议不宜采用圆形波纹或大波角的塑料套管,而梯形或弧形的塑料套管较合理。     

饱和软粘土地基沉桩过程中桩土挤压应力及超孔压计算

饱和软粘土地基沉桩过程中桩土挤压所引起的桩周土体超孔隙水压力效应是非常显著的,本文从弹塑性理论出发推导出沉桩过程中桩周土体挤压应力及超孔隙水压力的计算公式,给出了考虑挤压力和超孔隙水压力等影响因素的合理打桩间距的确定方法。     

软土地基的处理方法

地基处理时应寻找合理的加固深度、简便的施工方法以达到经济快速合理.而软土地基处理是其中的薄弱环节.因为软土地基中土的孔隙比大,含水量高,渗透性差,强度低,这类地基在外力的作用下会引起沉陷,产生不均匀沉降等问题,因此必须改善其地基变形与稳定条件,使土的孔隙减小,提高土的密度,使土粒更好地胶结在一起.下面综合阐述目前广泛应...     

层状黏性土中静压桩贯入特性颗粒流的数值模拟

为深入探讨层状黏性土中静压桩的贯入机制,结合离散元PFC2D软件在处理大变形、非线性等问题的优势,考虑到接触黏结模型对模拟土体的优越性,建立了静压桩贯入层状黏土中的离散元模型,实现了离散元中静压桩的贯入过程;探讨了静压桩贯入过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力以及桩侧径向压力随贯入深度的变化规律,从细观层次上分析了不同桩径的静压桩贯入层状土中土体接触力链的分布特征,明确了沉桩过程中土体位移的变化规律. 试验结果表明:随着桩径的增大,土层的变化对压桩力的影响逐渐减小;桩侧摩阻力和桩侧径向土压力的变化规律相似,在同一贯入深度处均出现明显的退化现象;不同土层接触力链的表现形式不同,桩端位于粉质黏土层时,桩端的影响范围约为7D （D为桩径）,桩端位于粉土层时,桩端的影响范围约为9D;粉质黏土中土颗粒主要以径向位移为主,而在粉土层中土颗粒位移受其上下土层的软硬程度制约.      

静压桩对邻近埋地管道性能影响的数值分析

为了分析静压沉桩过程对邻近埋地管道性能的影响,基于位移贯入法模拟静压沉桩的二维有限元数值方法,建立了桩-土、管-土接触面并在桩顶施加位移荷载实现动态压桩过程,并综合分析了压桩过程中沉桩深度、桩径大小、管道中心与桩体中心的水平距离以及管道的埋深等因素对管道变形与力学性能的影响.研究结果表明:同等条件下,增加管-桩水平距离,管道水平位移、径向变形和管周应力相应减小,近桩侧管周土体的最大水平应力约为不设置管道时的1.5倍;随着沉桩深度增大,初始使管道产生明显水平位移的临界沉桩深度约为管道上方1 m处,随后管道水平位移呈现先增大后略微减小,并最终趋于稳定的趋势,且当沉桩深度为2倍埋深时管道水平位移最大;管道埋深越大,管道受沉桩挤土效应的影响越明显;当埋深为5倍管径时,沉桩桩径减少25%时管道最大水平位移减少27.8%,表明减小桩径可显著降低沉桩对周边管道性能的影响.      

尺寸效应对沥青混合料抗剪性能的影响规律研究

为研究试件尺寸对沥青混合料抗剪强度性能的影响规律,采用单轴贯入试验,研究试件高度对贯入强度和贯入高度的影响规律,引入尺寸效应系数及换算公式。同步采用有限元模型,研究数值模拟状态下的试验结果。结果表明:沥青混合料具有尺寸效应,随着试件高度的减小,试件贯入深度及贯入强度均发生变化,试验实测值与模拟曲线误差在8%以内,说明数值模拟可以较好地反映出沥青混合料单轴贯入试验结果,为研究沥青混合料尺寸效应提供新的研究方法和手段。     

路堤荷载作用下高强度桩复合地基土中的应力

为掌握高强度桩复合地基的荷载传递特性,基于桩土分离的建模原则,采用Mindlin和Boussinesq联合求解法,对路堤作用下地基土中的应力进行了计算,并通过工程实例重点讨论了路堤中心附近地基中桩土应力的分布规律.结果表明:地基加固范围内,桩间土应力沿深度呈"蜂腰"形分布,与实测曲线一致;桩体应力明显大于桩间土应力,表明地基加固区的桩土荷载分担效应显著;下卧层中应力分布与Boussinesq解差别不大,表明在路堤荷载作用下,摩擦型高强度桩复合地基高应力区下移现象不明显.     

地基对加筋土挡墙影响的对比分析

为了分析地基对加筋土挡墙的影响，开展了两组离心模型试验. 首先根据相似理论确定试验相似比尺，其次根据相似比尺选取试验材料并制作模型进而开展砂土与黏土地基工况时的模型试验，最后采集并分析了填筑期与施工期的墙体位移、水平土压力、基底竖向应力与筋材应变. 结果表明:砂土地基时墙体的位移最大值位于结构的上部；黏土地基填筑阶段时墙体的位移约为砂土地基时的3倍并且加载阶段时墙底的位移可达30 cm；水平土压力系数沿着高度方向非线性分布，同时加载期的数值小于填筑期时的值；黏土地基时的墙背水平土压力系数小于砂土地基时的数值；与砂土地基时相比，黏土地基的变形可以减小面板底部竖向应力集中的趋势，使其竖向应力与自重应力比值接近1.0；与砂土地基时筋材拉力相比，由于黏土地基时墙体位移较大，因此此时底部筋材应力可增大3倍，同时筋材应变最大值出现的位置相对更远离墙面.      

灰土挤密桩复合地基桩土应力比试验研究

结合灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基工程实际进行了单桩、三桩复合地基静载荷现场试验。试验结果表明：桩顶应力、桩间土应力随板底应力的增大而增大,并且应力逐渐向桩顶集中;距离桩边不同位置处的桩间土应力沿桩径方向呈非线性分布;相同的板底应力条件下,单桩复合地基桩土应力比大于三桩复合地基桩土应力比,该结论可为类似复合地基设计提供参考。     

粉土中桶基负压沉贯安全机制分析

通过模型试验与有限元数值计算,分析了桶基负压沉贯过程中粉土土体的渗流梯度与土塞发展.研究表明:桶基内外的渗流作用是土塞形成的直接原因,渗流作用不仅改变土体的渗透性,而且改变土体的物理力学性质,使土体的流变性质、时间效应增强,桶内粉土存在较大的渗流梯度和阻止发生流土破坏的安全机制;土塞破坏既不是渗透变形,也不是单一的卸衙...     

临近建筑物条件下预应力管桩施工技术

针对管桩施工过程中产生的挤土效应、振动及噪声污染对临近建筑物产生的不利影响,总结提出以应力释放孔、静压、跳打成桩为主要特点的管桩施工技术,工程实践表明,该技术有效地消除了挤土效应,抑制土压力向临近建筑物传递,且施工方便,可为今后类似工程提供参考。     

饱和软黏土路基中布袋注浆桩的挤土效应

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析. 运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分布特征和土体位移随注浆压力与时间的变化规律;运用孔压计监测了成桩时桩周土体中超静孔隙水压力,得到了超静孔隙水压力的分布规律与变化趋势. 试验结果表明:成桩后,桩周土体水平位移呈现“马鞍形”分布,在距离地表0.1～0.3倍和0.8～1.0倍的桩长位置处出现最大位移;桩体成型挤土产生水平位移的范围约为桩径的6倍;桩体养护成型后,标准施工下的注浆压力对挤土效应的影响甚微,同时桩周土体水平位移会出现明显回弹,回弹位移值为注浆当天的40%～60%;超静孔隙水压力在前10 d消散较快,超静孔隙水压比随土体与桩体间距离的增加而呈现近似于线性规律的衰减,其影响范围约为10倍桩径.      

加卸载对盾构隧道材料损伤和结构特性的影响

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响,基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发,用全周单向受压弹簧模拟地层反力,建立二维管片-接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型,模拟不同土质中(固结黏性土、硬质黏性土、中等程度黏性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律,并讨论了螺栓异常工作对结构的影响,得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线,及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510、340 k Pa和170 k Pa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340、170 k Pa和170 k Pa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制,螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制,且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

路堤荷载下刚柔长短桩复合地基承载特性研究

为研究路堤荷载下刚柔长短桩复合地基的承载特性,结合某桥头过渡段带帽薄壁管桩（pre-stressed thin-wall concrete,PTC）联合水泥土搅拌桩（cement deep mixed,CDM）的软基处理工程,开展了PTC-CDM组合式长短桩复合地基承载特性现场试验,对路堤填筑过程中桩土应力比、荷载分担比以及桩土沉降差的变化规律进行了分析,并进一步采用有限元对刚柔长短桩复合地基的路堤荷载传递规律进行了数值模拟.试验与计算结果表明:CDM桩顶与桩间土应力增长缓慢,PTC桩帽上应力增长相对较快;填土达到一定高度土拱完全形成后,大量的路堤荷载转移至刚性长桩;刚性长桩和柔性短桩的桩土应力比分别达到7.5和2.1;短桩的存在减少了长桩桩顶荷载和上部桩身出现负摩阻力的深度,中性点位置上移;短桩达到一定桩长时再增加其长度,对路基总沉降影响不明显,因此,短桩桩长可根据承载力要求的临界桩长来设计.      

硬壳层对管桩复合地基桩-土应力比的影响

为研究就地固化硬壳层对预应力管桩复合地基桩-土应力比的影响，以绍兴钱滨线泥浆池路段为背景，开展现场试验和数值模拟分析，研究路堤荷载作用下预应力管桩复合地基的受力和变形；从桩-土应力比的角度，着重探讨硬壳层对桩基复合地基承载性能的影响规律；分析路堤高度与桩帽净间距之比、桩帽宽度与桩帽净间距之比等设计参数对桩-土应力比发展的影响机制.研究结果表明：硬壳层的存在能够有效提高桩基复合地基的承载特性；在本文试验条件下，就地固化硬壳层的预应力管桩复合地基最大水平位移发生在地表以下5～6 m处，区别于传统桩基复合地基的土体水平位移沿深度逐渐降低的规律；桩-土应力比在23～37，高于传统桩基复合地基.     

饱和软粘土地基沉桩过程中桩土挤压应力及超孔压计算

饱和软粘土地基沉桩过程中桩土挤压所引起的桩周土体超孔隙水压力效应是非常显著的 .本文从弹塑性理论出发推导出沉桩过程中桩周土体挤压应力及超孔隙水压力的计算公式 ,给出了考虑挤压应力和超孔隙水压力等影响因素的合理打桩间距的确定方法     

基于滨海地区大直径灌注桩承载性状研究

基于滨海地区软土地质分布广泛,对大跨径桥梁下部灌注桩基础进行承载性状的试验监测,结果表明:大直径灌注桩有效提高复合地基承载力,随桩顶荷载等级增大,较大埋深处桩侧阻力大,桩底最高可达6510k N,试桩摩阻力取决于桩侧位移变化趋势,当不断深入地下时,桩体位移因土的物理性质变好而减小,桩基础承载能力受到下部土层物理性状及入岩深度的影响,P3试桩嵌岩深度较大,土层性质较好,比P1、P2极限承载状态下的位移小5mm;试验桩端阻力随加载等级加大斜率呈递增趋势,其中P3变化最大。     

公路工程标准贯入试验与杆长校正参数的探讨

《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)规定标准贯入试验深度在0～20 m范围之内,标准贯入试验深度大于20 m后,没有杆长修正系数可以参考,对于土的密实状态没有明确的确认方法,只能凭现场工程师的经验判断,所以计算桩长都采取比较保守的方式,所算的桩长普遍偏长,造成桥梁钻孔桩基础工程的浪费。通过对不同地层钻探,取得标准贯入试验数据,分析整理,确定杆长修正系数公式及其参数。