一种测试动三轴试样泊松比的方法

利用非接触式位移传感器研制了一套测量动三轴试样径向变形的装置。针对试样两端透水石对试样径向变形的约束,推导了对实测径向变形的修正关系。利用径向与轴向变形测量装置,就可以依据实测动三轴试样的轴向与径向变形确定其泊松比。通过橡胶、饱和细砂、饱和软粘土试样固结不排水动三轴试验与结果分析,说明利用这里提出的方法可以比较客观地确定动三轴试样的泊松比。这里的研究结果还表明,固结后的饱和三轴土样在不排水条件下受振动应力作用时,当其轴向动应变从10-5增大至10-3时,泊松比的变化基本为一常数,且与固结压力的大小无关,将其取为接近0.5是合理的。

静荷载与循环荷载作用下张紧式吸力锚承载特性的模型试验

利用自行开发的电动伺服加载装置,在荷载控制方式下,进行了张紧式吸力锚在最佳系泊点受静荷载作用、受静荷载与循环荷载共同作用时的承载力模型试验。依据试验结果,分析了锚的破坏模式、加载方向与静荷载对循环承载力的影响以及循环承载力随循环破坏次数的变化规律。结果表明,静荷载与循环荷载作用下,如果锚受到的竖向极限抗力小于水平极限抗力,锚的破坏为竖向平移拔出土层的模式;静荷载作用下锚达到极限状态时,系泊点沿系泊方向的位移大约为0.6倍的锚径;同一循环破坏次数下,循环承载力随静荷载比增加而增大,且锚能承受的循环荷载取决于锚受到的静荷载比;当静荷载比为0.5左右时,锚承受的循环荷载最大;对于同一静荷载比,当加载方向从30°变化至40°时对循环承载力比随循环破坏次数的变化关系没有明显影响;锚的循环承载力随循环破坏次数增加而降低;若锚受到的静荷载比大于0.5,循环破坏次数不大于1000,则循环承载力最多减小至静承载力的75%左右。

大直径钢管桩非连续打桩过程中拒锤原因的分析研究

在大直径超长钢管桩施工过程中,往往会因为接桩或施工调配等原因出现停锤,实际工程中,由于各种原因造成停锤后桩体无法继续顺利打入的情况屡屡发生,因此对这一问题的解决就成为决定打桩工程是否成功的关键。采用有限元动力分析方法对连续打桩过程中砂土中的孔压和有效应力的变化进行研究,对停锤所造成的后续打桩困难的机制进行探讨。同时利用工程实测数据对有限元分析得到的结论进行进一步讨论和验证。动力有限元分析的结果显示,连续打桩会造成桩周土残余孔压的明显累积;如果出现停锤,砂土中超静孔隙水压力消散速度很快,导致桩端1～2倍桩径范围内的有效应力的显著变化,造成桩端阻力的明显提高,而打桩对桩侧摩阻力的影响主要集中在振源附近区域。工程实测数据证实,停锤3个月后,砂土中的土阻力增长明显,尤其是桩端处的砂土层。而处于黏土层中间的薄砂层固结程度明显降低。在进行打桩预测时,对于停锤造成的侧摩阻力的提高应该考虑打桩的影响范围和固结时间,对于桩端阻力的提高应该考虑复打过程的影响。

饱和弱化与液化土层的水平极限抗力

通过给饱和砂土层施加反压,模拟地震荷载作用下具有残余孔压的饱和弱化、液化土层。选择粉质细砂与细砂,进行了18组水平荷载作用下桩与饱和弱化、液化土层相互作用的模型试验,研究了饱和弱化、液化土层水平极限抗力随土层残余孔压增加的变化规律。结果表明,随土层中残余孔压增加,水平极限抗力逐渐降低,土层液化后的水平极限抗力大约降低80%~90%。通过定义饱和弱化、液化土层的强度,定量分析了饱和弱化、液化砂土的强度参数与水平极限抗力之间关系。又通过引入土层的残余孔压比折减系数,建立了确定饱和弱化、液化土层等效强度的关系式,进而提出了一种按等效强度确定饱和弱化、液化土层水平极限抗力的方法。

大直径钢管桩打桩振动对粘土土阻力的影响

随着海洋平台上部结构的增大,大直径超长的钢管桩越来越多的被应用于实际工程中。要想对桩的可打入性进行准确预测,首先要对打桩冲击振动对周围土体所造成的影响有准确的评价。为了对打桩过程中的土阻力作出准确分析,根据渤海海域36根桩的打桩记录,对其中粘性土土层的打桩记录进行了反分析,总结了打桩过程中粘土层中土阻力的变化特点,分析了这些特点产生的原因。同时利用实测数据回归得到粘土层强度衰减的规律,提出了进行打桩分析时粘土层计算参数选取的方法,并通过一个实际工程对此进行了验证。分析结果显示,粘土层在打桩过程受动力效应的影响较大,其土性参数会随着捶击数的增加而降低,采用回归结果对打桩预测可以取得较好的结果。

循环荷载作用下饱和粘土中的有效应力原理的实验研究

有效应力原理是土力学中的经典理论,在土动力学中,有效应力原理的应用基本上是沿用土静力学中的方法,即通过建立合理的孔压模式,利用有效应力原理对土体的破坏进行分析。但是通过动三轴试验发现,在动三轴不固结不排水试验中,整个试验过程中孔压不发生变化,土体强度却发生了明显的衰减。这种现象利用有效应力原理无法得到合理的解释。针对这种现象,本文建议引入损伤变量D,作为反映土体结构变化的参数,对有效应力原理进行修正。经过修正后的有效应力原理反映了在循环荷载作用下,循环扰动造成的结构损伤对有效应力的影响,可以合理地解释动力作用下土体中孔压和有效应力相互转换,以及土体强度衰减的原因。

南海迭层土物理力学特性的研究

我国海域普遍分布有迭层土,由于结构的特殊性,对于其性质的准确把握,直接影响到海洋工程诸如打桩、钻井船插深等问题预测的准确性,关系到海洋工程建设的安全。现场进行孔压静力触探CPTU试验以及室内试验,分析我国南海海域迭层土的物理、力学性质的特点,对迭层土抗剪强度值的确定进行探讨。CPTU试验数据显示,迭层土的物理力学性质与单一土层具有较明显的差异;由于迭层土中砂层的存在,室内三轴不排水剪切试验(UU试验)确定的不排水强度明显偏低,是CPTU确定的不排水抗剪强度的下限值。CPTU的结果可以较好地反映了迭层土的特点,根据CPTU试验结果得到的摩阻比变化范围较大,在0~8之间远大于一般的砂土或黏土的变化范围,摩阻比与修正端阻之间的关系可用双曲线近似表示。建议进行静力分析时,迭层土不排水抗剪强度参数选取应参考CPTU试验结果。

自升式钻井船基础刺穿分析方法在渤海石油开发区的应用

自升式钻井船升船作业时，桩脚基础遇到砂－粘层状地基，即存在潜在刺穿的危险。基础刺穿的发生，会严重影响钻井船的安全作业。本文拟通过分析目前常用刺穿分析方法在渤海石油开发区的应用情况及土质参数的选取问题，找出适合渤海石油开发区土质特性的刺穿分析方法，以避免发生危险。

海洋平台大直径超长桩成桩机理研究

随着海洋平台上部结构的增大,大直径超长的钢管桩越来越多的被应用于实际工程当中。在打桩过程中,往往会因为各种原因而造成停锤。停锤后打桩的再起动问题是一个决定桩基能否打入到设计深度的关键问题,与桩的承载力恢复密切相关。为对这一问题有深入认识,通过对某实际打桩工程出现的问题进行研究,根据地质勘察结果,对该地区的土体特点进行了分析;根据打桩实测纪录,分析了桩端阻力和侧摩阻力对打桩影响。同时根据打桩记录和现场试验,计算了打桩过程中的实际土抗力并对土抗力随时间的变化进行了探讨。分析显示,桩的可打入性与土质条件密切相关;超大直径超长桩在打入过程中形成完全闭塞土塞的可能性不大,连续打桩中的侧摩阻力平均为静止侧摩阻力的0.68;打桩中6周的停锤,使得土抗力比连续打桩的土抗力至少增加了将近65%,停锤3个月后的土抗力超过了初始静承载力,桩的承载力随时间增长的趋势明显。