静钻根植桩竖向承载性能现场试验研究

通过一组现场试验对同一场地内静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行研究,试桩均加载至极限状态。通过抗压和抗拔静载试验对静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行对比分析。试验结果表明:静钻根植桩的抗压承载性能相比传统钻孔灌注桩有显著提高,本次试验场地各土层中静钻根植桩的桩侧摩阻力是规范建议的钻孔灌注桩极限侧摩阻力的1.49~3.21倍;静钻根植桩抗拔承载性能也明显优于钻孔灌注桩,抗拔试桩的极限承载力是根据规范计算的钻孔灌注桩极限抗拔承载力的1.52~1.55倍;静钻根植桩抗拔状态下桩侧摩阻力明显小于抗压状态下的桩侧摩擦力,即静钻根植桩也存在侧阻抗拔系数。

软土深开挖致地铁车站基坑及邻近建筑变形特性研究

为了更深入地了解软土深开挖引起地铁车站深基坑工程围护结构及邻近建筑的变形特性,结合深厚软黏土地区某个地铁车站深基坑工程进行了系统性监测及结果分析。结果分析表明:地连墙成槽会引起邻近土体侧向位移,最大土体侧向位移值占基坑开挖期间土体侧向位移值20%左右;土体开挖期间南侧(桩基础建筑一侧)、北侧(浅基础建筑一侧)围护结构邻近土体最大侧向位移平均值分别为0.091%H_e和0.120%H_e;y/H_e值(y为垂直连续墙方向上与连续墙的距离,H_e为开挖深度)小于0.92时,基坑开挖引起土体沉降值及沉降差较大;地表变形与浅基础变形较为接近,桩基础建筑变形值明显小于浅基础建筑变形值且嵌岩桩基础建筑变形值最小;邻近浅基础建筑及桩基础建筑均受到空间效应影响,在x/H_e值(x为平行连续墙方向上与端部的距离)小于1.5时,空间效应较为明显,x/H_e值大于2.0时,邻近建筑及围护结构邻近土体变形接近平面应变状态。

不同掺合料的透水混凝土冻融循环性能研究

透水混凝土的冻融破坏一直是一个影响其在北方地区大规模推广的严重问题,为解决这些问题,分别用粉煤灰、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳胶和聚乙烯纤维作为掺合料,通过用掺合料置换透水混凝土混合物中不同比例的水泥来分析掺合料比例的影响,对透水混凝土的渗透性、抗压强度等基本物理性能作了验证试验,采用快冻法以质量损失率和相对动弹模量来评价透水混凝土的冻融循环性能。试验结果表明,不同掺合料对透水混凝土的冻融循环性能均有一定的有利作用,但影响程度和作用机理不同。

原生和次生各向异性对软黏土强度和变形特性影响研究

为更好地区分原生各向异性和次生各向异性对软黏土的强度和变形特性的影响,对原生各向异性明显的原状软黏土和基本消除了原生各向异性的重塑黏土,利用空心圆柱扭剪仪进行了两种不同b值下主应力轴偏转角不同的不排水定轴剪切试验。试验结果表明原状黏土的内摩擦角以及归一化强度都随着主应力方向的变化先减小后增加,而重塑黏土变化不明显,说明主应力方向变化引起的次生各向异性对重塑黏土强度影响较小。此外,原生各向异性对土体的应力应变开展有较大影响,对孔压开展模式基本无影响,但会影响孔压开展幅值。近似各向同性的重塑土基本消除了原生各向异性,因此该试验可为主应力轴旋转等复杂应力路径条件下的土体各向异性的深入研究提供较好的参考。

既有建筑物地下室增层开挖桩基屈曲稳定研究

既有建筑物地下室增层开挖可有效利用地下空间,是目前改善停车难问题的主要手段之一。既有建筑地下室增层开挖将改变原有桩基础的受力性状,从而可能引起原有桩基础屈曲失稳。提出一种预测地下室增层开挖既有桩基失稳的临界荷载及稳定计算长度的理论解法。首先,结合浙江饭店地下室增层开挖工程,简单介绍增层开挖方案。之后,通过Winkler弹性地基梁理论建立增层开挖工况下单桩基础桩-土体系总势能方程。最后,利用最小势能原理导得增层开挖工况下单桩基础屈曲失稳的临界荷载及稳定计算长度的表达式。在此基础上,研究了桩身临界荷载的影响因素。计算结果表明:随着半波数n的增加,既有桩基的临界荷载逐渐收敛;既有桩基的临界荷载随开挖深度的增大而急剧减小。分析结果可为类似地下室增层开挖工程的设计提供依据,减少开挖引起既有桩基础失稳隐患。

盾构隧道注浆纠偏数值模拟研究

为研究注浆纠偏在隧道工程中的应用规律,对深圳地铁1号线鲤鱼门—前海湾区间的注浆纠偏工程进行介绍。据现场注浆纠偏结果显示,外部注浆可有效纠正隧道横向偏位,竖向注浆纠偏效果不如水平注浆纠偏效果。提出一种应用于实际工程模拟注浆的数值方法。依托实际注浆纠偏工程,通过有限元软件ABAQUS,运用提出的注浆模拟方法建立考虑浆液注入的二维流固耦合模型。从注浆管打设角度、注浆压力和注浆范围3个角度,对通过打设斜管注浆对隧道进行竖向纠偏的规律进行研究。研究结果表明:注浆管角度为60°时,对隧道竖向直径收敛减小效果较好,角度越大,对竖向位移纠偏效果越好。注浆压力不宜超过600 kPa。向下延伸注浆范围可以提升注浆纠偏的效果。

混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明:混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064~0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23~2.40mm。

节理岩体各向异性等效弹性参数研究

采用复合材料力学分析方法,针对规则节理岩体考虑坐标转换及刚度系数,建立各向异性等效弹性参数的解析公式。通过算例证明了解析公式的可行性,同时对规则节理岩体等效参数规律性进行了研究,分析在不同的节理刚度比值下等效弹性参数的变化规律。结合白鹤滩坝址区柱状节理岩体特征,探讨了其等效弹性参数取值和各向异性特征。研究表明:所采用方法在刚度取值相等时岩体可退化为各向同性介质,且该方法计算结果与实测结果较为吻合;同时发现柱体偏转对等效弹性参数的影响较大,偏转后水平向和铅直向弹性模量分别降低约54%和17%,根据曲线规律性,偏转角度越大,降低程度越高,等效弹性参数的曲线变化反映了其具有明显的各向异性特征。

静钻根植竹节桩竖向动力响应研究

基于桩周土径向非均质的平面应变模型,研究静钻根植竹节桩的纵向振动桩顶响应问题。使用剪切复刚度传递方法,得到桩侧剪切复刚度;根据桩身竹节特性,将桩土体系沿纵向划分为有限个微元段,并采用虚土桩模型模拟桩底土对桩端的支承作用;利用拉普拉斯变换和阻抗函数递推方法,同时考虑到桩身的横向惯性效应,利用卷积定理和傅里叶变换,求得瞬态激振力作用下桩顶速度响应的半解析解;在此基础上,对该解进行了合理性验证,与退化解和工程实测曲线进行了对比。最后,分析了竹节半径和间距、桩周水泥土参数及其渗透区域范围、水泥土纵向不均匀性等因素对桩顶动力响应的影响,提出了在静钻根植竹节桩低应变完整性测试中应该注意的相关问题。

双向非均质土中填砂竹节管桩纵向振动理论与试验研究

填砂竹节管桩是一种新型复合桩基,通过竹节管桩、桩周填砂层和地基土共同承担上部荷载。基于考虑竖向波动效应的轴对称黏弹性土体模型研究其桩顶动力响应。利用虚土桩模拟桩底土体的支承作用,并对桩周介质进行径向和纵向分层,而后利用连续条件推得桩和桩周介质界面接触应力,根据拉氏变换和阻抗传递函数计算复合桩基桩顶阻抗解析解和速度时域响应半解析解,并讨论填砂层和竹节参数的影响;将理论曲线与现场试验实测曲线进行对比,结果表明,理论曲线和实测曲线吻合较好,所建模型能够反映实际工况下填砂竹节管桩的动力响应。研究成果对于填砂竹节管桩纵向振动的理论研究及工程应用具有一定的参考价值。

静钻根植竹节桩承载力及荷载传递机制研究

静钻根植竹节桩是由预应力竹节桩和桩周水泥土构成的一种新型组合桩基，该新型桩不仅承载性能较好，而且可以大量减少桩基施工过程中所产生的泥浆污染。通过静钻根植竹节桩和钻孔灌注桩的静荷载对比试验及埋设在竹节桩桩身上的应变计对桩身轴力进行测量，分析了静钻根植竹节桩桩身的轴力分布情况以及侧摩阻力的分布，用有限元软件ABAQUS对静钻根植竹节桩进行三维建模计算，详细地分析这种新型组合桩的荷载传递机制。结合现场试验与模拟计算可以得到：在软土地区，静钻根植竹节桩这种新型组合桩的承载力比普通钻孔灌注桩要高；静钻根植竹节桩桩身变形由预制桩所控制，竹节桩与桩外围水泥土近似变形协调；竹节桩竹节的存在对组合桩承载性能有着极其重要的作用；在软土中静钻根植桩侧摩阻力是灌注桩侧摩阻力的1．05～1．10倍。

高承台桩基无偏心竖向激励低应变测试方法研究

为了弥补传统低应变检测方法在识别带高承台的桩基完整性及桩长信息等方面的缺陷,提出了一种新型无偏心竖向激励方式以及一种桩身轴向多点速度响应行波分解法。进一步地,通过二维及三维有限元模型验证了该方法在识别带高承台的桩基完整性及桩长信息等方面的可行性。最后,对所提出的方法开展了如桩身尺寸、承台尺寸、传感器设置等一系列影响因素的参数分析研究。结果表明,通过本方法对原始的复杂速度响应进行数据处理后可以得到一桩底反射区清晰可辨的响应曲线,消除了上部结构复杂振动特性及环境高频噪声的影响,从而有效地预测了未知的桩长。该研究解决了现有无损检测方法局限性,对实际工程中带高承台桩基的完整性判断及桩长预测有一定的参考意义。

静钻根植竹节桩桩端承载性能数值模拟研究

静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基,桩端处存在的水泥土扩大头使其桩端承载性能优于传统桩基。通过模型试验以及ABAQUS三维建模计算对静钻根植竹节桩的桩端承载性能进行研究时发现,当桩端土体为砂土或黏性土时,预制竹节桩桩端处于水泥土扩大头中间位置附近时桩端极限承载力最大;当桩端持力层为岩石层时,竹节桩桩端与岩石层之间水泥土层厚度越小,桩端承载性能越好。由于现阶段静钻根植竹节桩主要用于东南沿海软土地区,实际工程中竹节桩桩端处于水泥土扩大头中间位置附近时桩端承载性能最好;桩端水泥土的内摩擦角、黏聚力以及弹性模量对静钻根植竹节桩桩端承载性能影响不大;增加水泥土扩大头的直径能够提高静钻根植竹节桩的桩端承载力。

杭州某软土超深基坑变形性状研究

分析了杭州淤泥质黏土地基中,开挖深度达23 m,采用逆作法的深基坑变形性状。基于基坑围护墙体水平位移及周边地表沉降实测数据进行了统计分析。由于坑内淤泥质土层较厚,项目采用了水泥土固化加固方案,本基坑围护墙最大水平变形达98.7 mm,最大水平变形达0.24%～0.49%H_m(H_m为最大开挖深度),总体变形较大。其中开挖间歇期产生的蠕变变形占总水平变形的38.2%～50.1%,开挖至底板标高后围护墙产生的蠕变变形占总变形量的17.4%～21.3%,说明在高地应力下软土基坑蠕变明显,应尽量快挖快浇。本基坑墙后地表沉降主要影响范围为0.5～2.0H_m,呈漏斗形,最大沉降处距坑壁0.8～1.5H_m,最大沉降为0.17～0.37H_m,地表沉降发展有较明显的滞后性。

静钻根植竹节桩桩端承载性能试验研究

静钻根植竹节桩是由预制竹节桩和桩周水泥土所构成的一种新型组合桩基,它主要通过桩周水泥土改善桩-土接触面摩擦性质以及桩端水泥土扩大头改善桩端承载性能。通过现场静载试验对静钻根植竹节桩桩端承载性能进行研究,并采用传统桩端沉降计算公式对其桩端沉降进行计算;通过模型试验对竹节桩桩端与水泥土扩大头相对位置不同的试桩桩端承载性能进行研究。结合现场和模型试验可以得到:桩端水泥土扩大头可以改善静钻根植竹节桩桩端承载性能;当竹节桩桩端位于水泥土扩大头中间位置时,静钻根植竹节桩桩端承载性能最好;可以用传统桩端沉降计算公式对静钻根植竹节桩桩端沉降进行计算,且当竹节桩桩端位于水泥土扩大头中间位置时,理论计算与实测曲线几乎完全吻合。

真空负压静力试桩方法关键技术试验研究

现有的静力试桩方法主要有堆载法、锚桩反力架法和自平衡法3种,且各自都存在明显的不足。为了弥补传统基桩静载试验的不足,设计并加工了一套能在工程实践中应用的真空负压静力试桩的反力装置,并进行了原型桩堆载和真空负压静载试验。在试桩上安设了钢筋应力计、桩底土压力盒和桩底位移杆监测传感器及装置,借鉴了地基真空预压排水预压密封系统的措施,形成了有效的密封反力系统。分析了试桩在加载过程中的荷载-位移(Q-s)曲线、位移-时间(s-lgt)曲线,以及轴力、桩侧摩阻力和桩端摩阻力的分布规律。试验表明,桩侧摩阻力的发挥与抽真空过程密切相关。由于负压平台的刚度、压力传递和密封效果原因,真空负压最大加载量级与理论值存在一定差距,针对上述问题提出了相应的解决方案和改进措施。

K_0状态超固结软黏土蠕变性状的试验和理论研究

为了研究软黏土K_0应力状态下土体的蠕变规律,对湖州软黏土进行了K_0状态下三轴蠕变试验,从竖向应变和剪切应变2方面对试验结果进行分析,在竖向应变分析中,采用"陈氏法"对试验结果进行处理,得到了超固结比对次固结系数的影响规律;在剪切应变分析中,采用Hu-Xie一维剪切蠕变等效时间模型对试验数据进行了归纳。研究结果表明:超固结软黏土竖向应变的次固结系数随超固结比的增大呈指数型减小,超载预压法能有效减小工后次固结沉降; Hu-Xie模型在超固结土的剪切应变计算中具有较好的适用性。

主动排水固结法气举降水效应模型试验研究

高压气溶胶解构排水固结法是一种新型主动排水技术,通过在设置竖向排水通道的土体内旋射高压气溶胶,起到深部立体排水、深层增压及气举降水三大作用,有效提高了排水效率。针对气举降水作用,采用自主研制的大尺寸气举模型试验装置,分别以下部介质、周围介质、注气气压、注气深度、竖向排水体直径与长度等为变量进行了一系列的试验研究。研究结果表明:周围介质对气举降水深度影响很小、但对降水速度影响很大;注气压力与最大气举降水深度并非正比关系,只有注气压力与竖向排水体直径匹配良好时才能达到最大气举降水深度;当竖向排水体直径一定时,注气深度决定了最大降水深度与降水速率。该研究成果可指导该项主动排水技术的工程实施,也为深入研究气举降水机制提供依据。

填砂竹节桩的承载性能对比研究

通过填砂竹节管桩和普通圆管桩的静载荷对比模型试验和数值模拟,分别得到两种模型桩的荷载位移曲线及其模拟曲线。比较分析两组曲线可知:当荷载较小时,两种桩型的承载性能并无明显差异;当荷载较大时,填砂竹节管桩具有更小更易控制的桩顶沉降,且极限承载力较相同外径的圆管桩提高约19. 6%。

方桩-水泥土接触面摩擦特性试验研究

通过一系列三维桩土接触面剪切试验,研究方桩–水泥土接触面的摩擦特性,主要研究方桩边长、水泥土龄期对接触面摩擦特性的影响.研究结果表明,方桩–水泥土接触面最大桩顶荷载随着方桩边长的增加而呈现先增大后减小的趋势,方桩–水泥土接触面最大桩顶荷载随着养护时间的增加而增加.方桩–水泥土接触面的最大侧摩阻力随着方桩边长的增加而减小.方桩边长的增加,即水泥土厚度的减小,使得方桩–水泥土接触面的破坏模式由渐进破坏转变为脆性破坏.方桩–水泥土接触面最大侧摩阻力随着养护时间的增加而增加,即最大侧摩阻力随着水泥土强度的增加而增大.在剪切试验过程中,方桩角点处出现应力集中,不利于方桩–水泥土接触面摩擦特性的发挥.