大直径PHC管桩锤击贯入特性现场试验研究

为研究大直径PHC管桩锤击贯入荷载传递机理,依托于某高速桥梁桩基工程,对外径0.8m、长度43m的开口PHC管桩进行锤击沉桩试验,分析沉桩过程中桩顶荷载、桩端阻力、桩侧摩阻力以及桩身轴力与桩基贯入深度变化规律。研究表明随着贯入深度的增加,相同深度下的桩身轴力逐渐增大;在同一贯入深度下,桩身轴力沿深度自上而下非线性递减。在同一土层内随着贯入深度的增大,贯入阻力逐渐增大,桩端阻力受土层变化的影响更为显著。桩侧摩阻力的变化受土体软硬程度与锤击次数的影响,连续打桩时锤击次数不断增大,桩侧摩阻力出现了显著的疲劳衰退现象,桩端土体强度明显降低。

海上大直径超长钢管桩打桩贯入特性及竖向静载试验分析

针对海上大直径超长钢管桩承载力恢复时间长以及现场试验匮乏等问题,依托浙江省宁波舟山港六横公路大桥项目二期工程,对2.0m直径、113m长钢管桩进行初打和复打高应变测试以及静载测试,研究了大直径钢管桩沉桩贯入特性以及不同休止时间的承载力恢复特性。钢管桩沉桩后承载力存在显著的时间效应,沉桩6天后根据复打检测承载力恢复系数达到1.41,沉桩21天后根据轴向抗压试验承载力恢复系数达到2.22,比单桩设计极限值大22.15%。同时实测发现大直径钢管桩内外泥面高差较小,没有明显的土塞效应。该工程现场试验成果可为类似海上大直径钢管桩设计和施工提供技术参考。

渤海平台丛式隔水导管贯入特性研究

介绍渤海条件隔水导管设置,结合实例分析丛式导管贯入特性、影响因素和改进技术,以规范导管施工。

自返式微型地热探针水下运动及贯入特性分析

自返式微型地热探针水下运动特性以及其贯入深度关系到其能否正常入泥工作,针对自返式微型地热探针的结构,对其进行简化,建立物理模型。并针对海洋流场及海洋底质,抽取关键参数,建立探针投放过程中的流场模型和底质模型。将所建立模型导入数据分析软件,先分析探针在投放过程中竖直方向和水平方向的相关运动特性,然后拟合为探针下行过程中下行深度和横向漂移的轨迹图,可见其水平方向最大位移约为106 m。在理论上论证了探针在下行过程中的姿态稳定性。通过计算论证了自返式微型探针在依靠自身重力的情况下,自动贯入海底沉积物进行热流测量工作方式的可行性。并在最后通过海上试验,对分析结果进行了实践验证。

可破碎颗粒材料中螺旋桩贯入特性的离散元模拟

作为一种新型完全挤土桩,螺旋桩在各类工程建设中已得到广泛应用。基于离散单元法,以钙质砂为模拟对象,对螺旋桩在沉桩过程中土体颗粒破碎情况进行数值模拟。颗粒破碎采用碎片替换法,破碎应力判定选取八面体剪应力准则。分析了螺旋桩在不同初始应力、不同贯入转速比条件下桩周土体位移场、速度场、应力场分布及土体颗粒破碎演化规律。数值模拟结果表明:在螺旋桩贯入地基土过程中,土颗粒在高应力诱发下发生破碎,桩端土体破碎严重,桩侧颗粒破碎稍弱;随着贯入深度增加,破碎颗粒数量增加,桩侧土体级配发生演化,发生破碎的地基土中桩尖应力略低于不破碎地基土体;提高初始应力,会导致更剧烈的颗粒破碎,破碎颗粒的散布范围更广,桩尖应力明显减小;提高贯入转速比会增加颗粒破碎的程度,在高转速比条件下,破碎颗粒均匀散布在桩侧,螺纹附近的颗粒速度、位移较大;而低转速比工况下,土颗粒的速度、位移峰值主要集中在桩尖下部。开展可破碎颗粒材料中螺旋桩贯入特性的研究,对分析较脆弱砂土场地上的桩基稳定、保障工程建设的安全具有指导意义。

开口管桩贯入特性的大尺度模型试验

开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用.土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩,不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力,桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分.针对开口管桩沉桩受力特性,采用自主研发的大尺度模型试验装置,进行不同桩靴形式下开口管桩的贯入试验,并与闭口管桩进行对比分析.研究表明,开口管桩随沉桩深度的增加趋于闭塞,沉桩阻力随沉桩过程基本呈线性增加,桩内、外侧单位摩阻力均存在"侧阻退化"效应;桩体贯入时桩周地表隆起量随径向距离增加逐渐减小,隆起速率随沉桩深度增加逐渐变缓,桩周土影响范围约为5～7倍桩径;桩靴对开口管桩土塞生成、沉桩阻力和挤土效应均有重要影响,内30°桩靴土塞生成高度、桩内侧摩阻力及其所占总沉桩阻力比例最大,桩周土地表隆起量最小,外30°桩靴与内30°桩靴情况相反,直角桩靴居中;闭口管桩沉桩阻力、外侧摩阻力与挤土程度均大于开口管桩.

光纤布拉格光栅用于黏质土中静压沉桩贯入特性的测量研究

为深入研究光纤光栅(FBG)传感技术在静压沉桩贯入特性测试中的适用性,采用大比例模型实验系统进行静压沉桩贯入实验。数据测试采用光纤光栅应变传感器,同时采用轮辐式压力传感器和光纤光栅压力传感器作对比。通过在桩端和桩顶安装全截面动态轮辐压力传感器和光纤光栅压力传感器,对比分析基于两种传感技术的静压沉桩贯入过程差异。同时基于FBG传感技术采集桩身应变数据,研究静压沉桩贯入过程的桩身侧摩阻力、桩身轴力和桩身单位侧摩阻力等贯入特性。研究结果表明:FBG传感技术对静压沉桩的贯入测试性能优越,能够准确体现静压沉桩的贯入特性,清晰反映随沉桩深度增加的静压沉桩过程,同时由静压沉桩过程分析发现,桩顶压桩力、桩端阻力、桩身轴力和桩身单位侧摩阻力具有稳态贯入的特点,这对静压沉桩的模型实验与工程设计具有较大的参考价值。

基于FBG传感技术与轮辐式压力传感器的不同桩长单桩贯入特性对比试验研究

针对静压沉桩动态过程土颗粒运动对桩端和桩身产生严重扰动,如何准确测试静压沉桩过程中桩端阻力和桩侧阻力显得尤其重要。本文将全截面轮辐式压力传感器、双膜片温度自补偿型光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)土压力传感器及增敏微型FBG应变传感器联合应用到单桩贯入模型试验中,测试了单桩贯入过程的压桩力、桩端阻力及桩身应力。试验结果表明:全截面轮辐式压力传感器与增敏微型FBG应变传感器测试结果的变化规律基本一致;双模式FBG土压力传感器测得的压桩力与桩顶FBG应变传感器较接近,且桩侧阻力与桩端阻力之和均等于桩顶压桩力,从而验证了FBG传感技术在静压沉桩贯入特性的模型试验测试中的准确性和可靠性。本试验条件下,试桩TP1桩侧总摩阻力最大值比试桩TP2超幅27.7%左右,桩长对桩身轴力递减规律的影响比对桩侧单位侧摩阻力的影响大。本文为静压桩贯入特性测试方法提供了参考依据。

双壁静压开口管桩贯入及承载特性试验研究

为了更进一步研究黏性土地基上静压桩贯入及承载特性,通过在桩身安装光纤光栅(FBG)以及在桩顶安装温度自补偿传感器,对双壁开口模型管桩的沉桩和单桩承载特性进行研究。结果表明:压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力随着贯入深度的增加而增大,且桩端阻力为沉桩过程的主要阻力,沉桩结束时占比为66.7%。相比于外管,内管桩侧摩阻力和桩身轴力均较小。荷载-位移曲线为陡降型,最大沉降为47.72 mm,极限荷载为6.3 kN,是沉桩终压力的2.48倍。试桩内管桩身轴力在土塞高度范围内以及外管桩身轴力在桩长范围内随着桩身埋深逐渐减小。内管桩侧摩阻力仅在土塞高度的范围内随着深度逐渐增加;外管桩侧摩阻力在荷载小于7.0 kN时,随着深度呈先增大后减小的趋势,当桩顶荷载达到7.0 kN时,随着深度逐渐增大。在各级荷载作用下桩端阻力占桩顶荷载的比例为53.6%~65.1%,表现出了较好的端承桩性状。研究结果对双壁开口管桩内外管贯入及承载特性的研究具有重要的意义。

考虑颗粒破碎的砂土中鱼雷锚贯入离散元分析

鱼雷锚作为一种新型深海锚固装置,在海洋油气开发等工程中应用广泛,但目前关于钙质砂海床中鱼雷锚贯入特性的研究较为匮乏。基于离散元方法,对钙质砂地基中的鱼雷锚贯入过程进行了数值分析,通过与已有室内试验结果的对比验证了数值模型的可靠性,数值模拟重点分析了鱼雷锚贯入过程中锚周土体颗粒破碎的演化规律及其对锚体贯入特性的宏细观影响。结果表明:在鱼雷锚贯入过程中,锚尖及锚端周围土体破碎严重,锚侧颗粒破碎相对较弱,颗粒破碎数量随着贯入深度的增加而增加;颗粒速度场分布基于锚体中心轴基本对称,随着贯入深度的增加,颗粒速度场分布范围扩大,颗粒运动速度峰值在贯入过程中先增加后下降;随着贯入深度增加,应力峰值先增加后逐渐减少,在翼板开始接触土体后,应力峰值达到最大值。研究结果可为岛礁工程动力锚贯入设计提供参考。

渤海绥中36-1油田丛式井口隔水套管设置与施工贯入

以渤海绥中36-1Ⅱ期开发工程平台丛式井口为实例,简述在优快钻井等工艺条件下隔水套管的作用,以及隔水套管作为非结构构件在以往设计中存在的某些不规范问题;论证绥中36-1Ⅱ期开发工程平台丛式开钻进中减少套管设计入土深度、采用小直径钢桩打入等问题;根据贯入特性、工程规范和施工特点,提出了有关桩锤配置与动力连续作业等技术的改进措施。

开口与闭口管桩连续贯入机理的可视化模型试验研究

静压管桩连续贯入的动力响应不仅会引起土体的局部大变形,还会改变桩周土体的有效应力状态,从而影响自身的贯入阻力以及桩基承载力时效。现有研究更多关注的是沉桩后的承载变化,对于沉桩过程贯入机理的认识仍相对不足。为此,克服传统全模型试验不可视的局限,通过透明土可视化物理模型试验开展了开口与闭口管桩静压沉桩连续贯入全过程的对比试验,获得了开口与闭口管桩相同沉桩条件下的桩周土体的位移场。系统研究了两种形式下全时空域的桩周土体扰动变化规律及承载特性的发挥,并讨论了开口与闭口管桩贯入机理的差异性。试验结果表明:由于土塞效应渐进调动的原因导致开口与闭口管桩的挤土效应发挥机理存在较大差异,闭口管桩连续贯入引起的位移矢量场的模式主要以桩端放射状挤压土体运动为主,而开口管桩的位移矢量场则表现为管桩内部竖向位移最大、桩身两侧的扰动变形较小;贯入初期,开口管桩所调动的贯入阻力远小于闭口管桩,随着土塞程度的增大,土塞效应引起的开口管桩的土塞端阻对于总贯入阻力的贡献占比逐渐增大。

桩靴对饱和粉土中锤击管桩沉贯阻力的影响

带桩靴管桩有利于提高打入桩的贯入效率,并且会改变桩身荷载传递规律减小桩身破损。为探究饱和粉土中开口管桩锤击沉贯机理,对双壁开口模型桩进行了室内贯入试验。锤击沉桩下考虑不同桩靴形式的影响,采集沉桩过程中桩身应变和土塞变化。研究发现,沉桩进入硬质砂土层后沉桩阻力明显增大,桩端阻力占比较大,桩靴能有效减小沉桩阻力;在同一土层位置处,外侧摩阻力会出现衰退现象,内倾30°桩靴桩内单位侧摩阻最大;桩端形式对土塞影响显著,沉桩结束时土塞率内倾30°桩靴试桩、外倾30°桩靴试桩、无桩靴试桩分别为41%、35%和31%。桩靴可有效降低穿越硬质土层的贯入阻力,研究结论可用于指导打入桩施工,为预制管桩打入过程选用合适的桩靴形式提供参考。

自返式微型海底沉积物地热探针设计

地热探针是进行海底热流调查的专用设备,文中介绍了一种新型自返式微型地热探针的设计。该探针外形设计采用流体力学仿真计算与试验相结合的方式,集成了低功耗数据采集、水下红外通信、电化学腐蚀释放、卫星定位等技术,可实现投弃式布放、热导率原位测量及自返式回收等功能。新型探针的研制,将为海洋热流调查提供一种更加便捷的调查手段。