干湿循环作用下嵊州-新昌地区红层软岩崩解及强度弱化特性

红层软岩遇水易崩解并造成其强度弱化,在边坡工程建设中易造成其稳定性弱,导致经济损失,甚至人员伤亡。揭示红层软岩干湿循环作用下黏聚力与内摩擦角的变化特征对于针对性设计边坡处理措施具有重要意义。以浙江嵊州-新昌地区下白垩统朝川组3组红层软岩为研究对象,通过干湿循环试验、崩解岩块点荷载强度试验和崩解颗粒直剪试验研究了红层软岩崩解及强度弱化特性。结果表明:试样在干湿循环作用下呈碎块状-粒渣状-泥糊状依次崩解的形态,其主要崩解过程可分为初始崩解、快速崩解、细微再崩解和崩解稳定4个阶段;试样的点荷载强度I_(s(50))随干湿循环次数的增加而降低,耐崩解指数I_(dn)与点荷载强度I_(s(50))呈正指数关系,试样的点荷载强度I_(s(50))在耐崩解指数I_(dn)为80%~100%之间急速弱化,在耐崩解指数I_(dn)为50%~80%之间表现缓慢弱化特性;试样的峰值抗剪强度介于0.567~1.219 MPa之间,其多发生在剪切位移3 mm前后,同组试样在相同轴压下,峰值抗剪强度随循环次数的增加而减小,试样崩解颗粒内摩擦角在22.28°~33.03°之间,黏聚力在0.46~0.74 MPa之间。试样的摩擦角和黏聚力随着干湿循环次数增加,都呈负指数关系。试验结果表明砂质比泥质胶结的耐崩解性更好,黏土矿物高的岩石更容易崩解,而“白色矿物”钠长石的吸水膨胀能力远不及黏土矿物,其含量差异对耐崩解性的影响不及黏土矿物。

软土地区深基坑支护工程格构柱变形规律研究

在软土地区,基坑底隆起带动格构柱向上变形,对混凝土支撑产生顶托从而产生附加弯矩,而目前基坑设计中往往不考虑格构柱竖向变形产生的次应力,且针对该类问题进行的研究也很少,缺乏对格构柱变形机制及其影响的认识。明确格构柱变形影响机制,有助于提高对基坑空间支护体系共同作用变形的认识,为设计与施工中的格构柱变形控制提供理论依据。结合杭州文一西路明挖隧道深基坑工程监测数据,以及通过改变模型的土层分布、坑底加固范围、支护结构深度、立柱桩深度与桩径等模型变量,分析了现场监测与模型变量对格构柱变形的影响机制和规律。研究结果表明:(1)土层分布对格构柱的影响较显著,基坑底土层越软弱,对格构柱变形的影响越大。(2)增加立柱桩入土深度与桩径,可有效减小格构柱变形。(3)坑底加固可以减小格构柱变形,但加固深度存在一临界深度。(4)地连墙深度对格构柱向上隆起有一定的约束作用,但作用并不明显。

隧道下穿桥梁洞内桩基托换及变形控制研究

研究目的:隧道洞内桩基托换技术比常规桩基托换受力情况更复杂,施工控制难度更大,而目前施工过程中桩基的受力及位移响应规律缺乏研究。本文结合武汉地铁5号线下穿桥梁洞内桩基托换工程监测数据,通过建立三维数值仿真模型,对整个洞内桩基托换过程中桩基的沉降变化情况及其规律、摩阻力的分布及变化规律进行分析。研究结论:(1)洞内桩基托换过程中桩基的沉降及桩侧摩阻力的变化与地层扰动的程度及二衬结构的施工密切相关,隧道开挖至桩基正下方时桩的沉降发展最快,并在桩身下部出现负摩阻力;随着二衬结构的施工,桩的沉降趋于稳定,侧摩阻力沿桩身分布与初始状态相似;(2)卸荷开挖影响范围为开挖面前后3倍洞径,先行隧道施工后地表沉降曲线呈现为“V”形,随着后行隧道的施工沉降槽曲线形状呈现为不规则“U”形;(3)加厚注浆加固圈能有效改善对桩周土的扰动,控制桩基沉降;减小开挖步距也能减少对桩周土体的扰动,改善托换过程中桩基受力状态;限制桥面交通来减少桩顶荷载的措施,在本工程中发挥作用有限;桩底预留泥岩柱在有超前支护工况下发挥作用很小,只有在无超前支护工况下,由于开挖方案对桩周土扰动较大,岩柱才会发挥较大作用,但在施工过程中考虑一些不可预见因素的影响,桩底预留岩柱还是很有必要的;(4)本研究成果可为研究洞内桩基托换过程中隧道、桩和地层的相互作用规律提供借鉴,并为实际工程应用提供参考。

考虑土塞效应时开口管桩的挤土效应分析

为了研究开口管桩贯入过程中土塞效应和挤土效应的相互作用问题,基于弹塑性力学基本原理,考虑开口管桩土塞的增长特征,得出了柱形孔扩张过程中桩周土体的应力场及位移场解析表达式.以土塞增长率(IFR)在开口管桩贯入过程中的变化为依据,提出了土塞增长的理想化模型,推导了土塞模型的解析表达式,分析了考虑土塞效应时开口管桩挤土效应的特征.利用模型试验获得桩周土体的径向位移,并与理论计算结果进行对比.结果表明,位移的计算值与实测值具有相同的变化趋势.

钻孔灌注桩压浆后的承载性能研究

根据某大厦及邻近场地试桩的静载荷及桩身应力测试结果,对压浆后桩的承载性能进行了深入地分析。未压浆桩的荷载-沉降关系符合双曲线函数,而压浆后桩的荷载-沉降关系符合幂函数。在极限状态时桩端阻力占总荷载比例为6.4%～18.4%,桩侧阻力占总荷载比例为81.6%～93.6%,且随着桩顶荷载的增加,桩端阻力所占比例快速增长。根据极限承载力外推值,桩侧、桩端压浆的极限承载力提高幅度为89.85%～147.81%,桩端压浆的极限承载力提高幅度为30.08%～81.78%。根据灰色关联分析,无论哪种压浆工艺,起主要作用的是压浆总量,且桩端压浆的影响大于桩侧压浆。

南盘江特大桥岩溶桩基承载特性的试验研究

结合岩溶地区2根大直径人工挖孔灌注桩的静载荷试验和应力测试结果,对桩的荷载传递特性进行了详细的对比分析。用双曲线模型拟合了摩阻力与相对位移之间的关系。分析结果表明,桩端岩溶对桩承载特性的影响,主要表现为对整个桩身桩侧摩阻力的影响,对桩身上部主要影响其临界位移,对桩下部的临界位移和极限摩阻力皆有影响。

超长大直径桩压浆后的承载性能研究

苏通大桥为取得可靠的工艺参数和设计参数,共进行了4次试桩试验,其中包括7根压浆前后对比桩。根据自平衡静载测试结果,桩端压浆不仅可提高桩端阻力,还可改善桩周土和桩土接触面的性质,使桩周摩阻力也得到提高。苏通大桥试桩经过压浆,总侧阻提高幅度为12.39%～52.87%,端阻提高1.46～6.21倍。侧阻力增量对桩极限承载力的贡献为56%～88%。

后压浆钻孔灌注桩的荷载传递机理研究

后压浆技术可大幅提高钻孔灌注桩的承载力,在不同的土层条件下,后压浆的加固机理会表现出不同的形式。软土中长桩承载力的提高主要来源于摩阻力的提高。根据软土中应用后压浆技术的钻孔灌注桩的静载试验及桩身应力测试结果,考虑到土体的连续性引起的变形,对各桩段实测的摩阻力与位移关系进行了修正,并用传递函数对摩阻力与位移关系进行拟合,得出各桩段的摩阻力极限值,从而真实反映出压浆后摩阻力沿桩身的分布规律。

苏通大桥一期超长大直径试桩承载特性分析

苏通大桥一期试桩采用自平衡静载荷法,结合桩身埋设钢筋计对5根超长大直径试桩进行了试验研究。压浆对桩承载特性的作用有两方面:一是消除工艺因素的影响,恢复土层原有的承载能力;二是提高桩的承载力。压浆对无沉渣情况下承载力计算值的提高幅度为34%～74%,其中端阻力的提高幅度为2%～153%。根据实际测试结果,压浆后桩极限承载力测试值提高幅度为56%～100%,其中总侧阻提高12.39%～52.87%,总端阻提高4.91～25.67倍。桩端阻力所占比例由1.88%～11.68%提高到22.14%～34.67%,桩的承载型态亦发生改变,由摩擦型桩转变为端承摩擦桩。

超大型箱涵顶进引起的地层位移规律研究

郑州市下穿北京―珠海高速公路立交工程是目前亚洲在软土地层中施工的横截面最大的管棚内箱涵顶进工程,如何控制地层位移以及保证公路的安全,是设计和施工中必须考虑的主要问题。对现场的实测数据进行了分析,并应用FLAC数值方法对顶进过程中引起的地层位移进行模拟计算。现场监测和数值模拟结果对比表明,两者基本接近。总结出的地层移动规律如下:①路面发生最大沉降的位置不在轴线处,而是在箱涵跨度的一半处;②最大的水平位移出现在与箱涵中心同一标高掌子面正前方的土体中。管棚复合体的水平位移与路面大致相当,基底的水平位移略小。③孔隙水压力对箱涵顶进引起的周围土层的扰动更为灵敏。

大直径超长桩压浆后承载性能的试验研究及有限元分析

结合大直径超长桩试桩得到的试验资料,应用有限元方法分析了压浆对大直径超长钻孔灌注桩承载性能的影响。根据反分析计算结果可知,桩周摩阻力、桩端加固体变形模量及桩周土的变形模量均有不同程度的提高,桩周土在整个桩长范围内变形模量提高幅度为33%～67%,平均侧阻力提高幅度为30%～40%,与实测结果相基本一致。

桩端压浆对超长大直径桩侧阻力的影响研究

桩端压浆可大幅提高超长大直径桩侧阻力,且桩侧阻力的提高成为桩承载力提高的主要原因。桩土间存在一个软弱层(泥皮层),浆液在压力作用下总是沿着软弱面向上运动,并对桩侧土产生挤压,在使桩径扩大的同时,亦对桩周土体进行加固,从而使桩侧摩阻力提高。根据超长大直径桩工程实例的静载荷试验、标贯试验及CT检测结果证明,压浆后在桩端以上一定范围内桩周土强度提高,桩侧阻力提高12.39%～52.87%,侧阻力增量占总增量比例达56%～88%。

超长大直径桥桩的压浆效果研究

新郑黄河公路特大桥6根试桩采用自平衡测试法进行静载荷试验。根据压浆前后及不同压浆方式得到的测试数据进行分析,钻孔灌注桩经压浆后,承载特性得到明显改善,且桩端与桩侧压浆并不是独立作用的,无论是桩侧压浆还是桩端压浆,均会改善整个桩土体系的承载特性。分析时,对无明显拐点的曲线采用双曲线函数进行拟合,并取s=15mm进行比较,进行侧压浆后,上段桩的平均摩阻力提高100%～104%,下段桩平均摩阻力采用等效的原桩身表面积进行计算,提高幅度分别达6 9倍和5 4倍,端阻力提高38%～45%。另外,压浆量存在一个合理的数值。

桩底后压浆技术研究

介绍了桩底后压浆技术，通过向桩底进行注浆可消除孔底沉渣的不利影响，并提高单桩承载力；通过工程实例分析表明，在卵石层中其灌浆机理主要表现为渗透灌浆，其承载力由３部分组成，即桩身部分的摩擦力、固结体部分的摩擦力和固结体的底部阻力。

超长钻孔灌注桩应用后压浆技术的效果分析

钻孔灌注桩的承载力来源于桩侧摩阻力和桩端阻力。而桩侧摩阻力和桩端阻力除与土层条件等有关外，还受施工工艺的影响。不同施工质量所形成的桩体，其竖向承载力相差很大。为保证桩的承载力达到要求，国内部分地区使用了后压浆技术，其基本原理是通过预先设置于钢筋笼上的...

超长大直径桩的变形特性研究

应用有限元方法,分析了不同几何参数情况下超长大直径桩的荷载-沉降关系、桩顶沉降量的构成及其比例。根据计算结果得出以下规律:超长桩极限承载力的发挥需要较大的桩顶位移,且随着长径比的增大而增大;超长桩的变形主要由桩身压缩量控制,桩端沉降所占比例较小,且各沉降分项所占比例与长径比存在明显的函数关系;对长径比为50～83的超长大直径桩,极限状态下的桩身压缩量所占比例为65.2%～71.83%,桩端荷载所引起的沉降量所占比例为15.7%～9.72%;工作荷载作用下的桩身压缩量所占比例为66.1%～72.5%,桩端荷载所引起的沉降量所占比例为10.8%～3.9%。

CFG桩复合地基现场试验及有限元模拟分析

在厚褥垫状态或路堤荷载作用下复合地基的破坏主要取决于桩-褥垫体系的作用,复合地基中单桩的承载力远未发挥出来。由有限元计算结果得出以下规律:(1)随着褥垫厚度增加,桩土应力比减小;褥垫厚度超过300 mm后,褥垫厚度的影响急剧减小;褥垫厚度超过500 mm后,褥垫厚度的影响继续减小。(2)褥垫厚度较薄时(h=100 mm),褥垫模量对桩土应力比影响很大;褥垫厚度超过300 mm时,褥垫模量对桩土应力比的影响减小;褥垫厚度达到500 mm后,褥垫模量对桩土应力比影响很小。(3)承载板刚度小于6.25 MN.m2时,桩土应力比随刚度增大;承载板刚度大于6.25 MN.m2时,刚度对桩土应力比的影响很小。

逆做法刚性桩复合地基的作用原理与应用研究

深入分析了逆做法施工刚性桩复合地基在封桩前后的承载特性,推导出桩土应力比和桩身中性点深度计算公式。分析表明,对于逆做法刚性桩复合地基,调节桩土应力比(或桩土荷载分担比)可通过控制桩土间的沉降差(即封桩时间)、置换率及桩长来实现。进行复合地基设计时应由变形控制。由一工程实例的实测结果验证,计算值与实测值吻合程度很高。

电磁波CT技术探测溶洞的模拟分析与应用研究

目前应用电磁波CT技术进行溶洞探测时对于溶洞形态和填充状态的解释与判断尚缺乏成熟的理论依据。在FDTD(时域有限差分法)基础上,采用Matlab软件编程建立CT技术探测溶洞模型,在模型边界处特意设置PML完全匹配层和PEC完善导体。模拟分析和实验探测结果表明,(1)电磁波穿过溶洞时在溶洞边界处发生折射现象,溶洞内部发生反射、绕射和障碍增益现象,且电磁波能量的衰减主要由折射现象产生;(2)当溶洞内充填物有水存在时,因反射现象使一部分电磁波滞留在溶洞内部,该部分电磁波在溶洞内部不断发生反复的反射和绕射现象;(3)经过溶洞后电磁波波形的扰动主要由反射现象及滞留在溶洞内部电磁波造成;(4)当溶洞对电磁波吸收系数发生改变时需综合考虑填充物种类及地层含水率等因素的影响。最后应用模拟结果对实际工程试验层析成像数据进行了判断和解释,将所得判定结果与勘察资料进行对比,二者基本吻合。验证了模拟结果的准确性和应用电磁波CT技术探测溶洞的可行性,可为今后层析成像的结果解释和判断提供借鉴和理论依据。