北京某别墅群项目地基处理设计与施工工程实例

结合北京某别墅群项目,详述该项目所采用的地基处理组合设计及施工技术,处理后地基通过静力荷载试验检测,证明采用该技术可以满足结构设计要求,且创造了良好的经济效益和社会效益,同时为今后该地区类似地质条件的工程应用提供了参考。

不同界面条件下礁灰岩-混凝土界面剪切特性试验研究

为了探索珊瑚礁地层灌注桩桩基承载力特性,采用大型直剪仪对水泥胶结和无胶结无泥皮以及在不同膨润土泥皮条件下的礁灰岩-混凝土接触面进行了直剪试验,以便探究不同界面条件下,灌注桩-礁灰岩接触面的抗剪强度变化规律。试验结果表明:(1)在无胶结无泥皮条件时,接触面剪应力-剪切位移曲线表现为应变硬化型;在水泥胶结条件时,曲线为峰值型,以脆性变化为主;在膨润土泥皮条件时,曲线为应变软化型。(2)水泥浆胶结时,界面抗剪强度高于无胶结无泥皮界面时的抗剪强度,膨润土泥皮界面抗剪强度最低,比无胶结无泥皮条件时降低了60%。(3)在膨润土泥皮条件下进行剪切试验时,随着泥皮含水率和泥皮厚度的增加,界面抗剪强度是减小的,软化程度是增强的,黏聚力和内摩擦力均是减小的。

Coalbursts in China: Theory, practice and management

Coalburst is one of the most serious disasters that threaten the safe production of coal mines, and this disaster is particularly serious in China. This paper presents an overview of coalbursts in China since 1980s. From the "stress and energy" and "regional and local" perspectives, the achievements in the theory, practice and management of coalbursts in China are systematically summarized. A theoretical system of coalbursts has been formed to reveal the deformational behavior of coalbursts and explain the mechanism of coalbursts. The occurrence conditions of coalbursts are put forward and the critical stress is obtained. The stress index method for risk evaluation of coalbursts before mining is proposed, and the deformation localization prediction method of coalbursts is put forward. The relationship between energy release and absorption in the process of coalbursts is found, and the prevention and control methods of coalbursts, including the regional method, the local method and support, are presented. The safety evaluation index of coalburst prevention and control is put forward. The integrated prevention and control method for coal and gas outbursts is proposed. The prevention and control technology and equipment of coalbursts have also been developed. Amongst them, the distribution law of the critical stress in China coalburst mines is discovered. The technology and equipment for monitoring, prevention and control of coalbursts, as well as for integrated prevention and control of combined coalbursts and other disasters, have been developed. The energy-absorbing and coalburst-preventing support technology for roadways is invented, and key engineering parameters of coalburst prevention and control are pointed out. In China, coalburst prevention and control laws and standards have been developed. Technical standards for coalbursts are formulated, statute and regulations for coal mines are established, and regulatory documents are promoted.

高强螺栓快速连接技术在静载试验中的应用

在确定单桩极限承载力方面,单桩竖向抗压静载试验是目前最为准确、可靠的检验方法。工程预制桩的单桩竖向抗压静载试验采用锚桩反力装置时,提出了竹节桩因桩顶无法兰盘,无法通过焊接的方式进行连接的问题。通过对竹节桩的成桩工艺进行研究,采用高强螺栓快速连接技术安全高效地组装完锚桩反力装置,顺利完成了项目的桩基检测任务,达到了很好的技术及经济效果,得到了业主及施工各方的一致好评,对类似的桩基检测项目具有一定的参考价值。

倾斜单桩和群桩的受力性能研究

随着安装技术的进步,大倾角、同时承受竖向和水平荷载的斜桩基础得到越来越多的应用。通过室内试验研究倾斜桩基在竖向和水平荷载作用下的承载能力和变形行为。结果表明,在竖向荷载作用下,单桩和群桩的最优桩倾角分别为10°和20°;在水平荷载作用下最优倾斜角度为-10°~20°,单桩和群桩的最优桩斜为20°。单桩和群桩试验的极限水平荷载与极限竖向荷载之比分别为0.02~0.19和0.15~0.23。在垂直荷载系统中,群桩效率为58%~139%,在水平荷载系统中,群桩效率为107%~130%。

水泥土搅拌桩承载力及沉降现场试验分析

文章以渤中19-6凝析气田Ⅰ期开发工程为研究背景,以该工程的水泥土搅拌桩为研究对象,分析水泥土搅拌桩的承载力及加固效果,采用修正双曲线模型对水泥土搅拌桩的承载力进行预测,得出以下结论:当试桩所受荷载为336 kN时,试桩的荷载-沉降曲线发生突变,此时加载结束,各试桩的最大沉降均小于35 mm,低于规范所规定的限值,说明该工程的水泥土搅拌桩强度符合设计要求。试桩CP2与试桩CP6的桩端持力层为全风化花岗岩,其强度小于水泥土搅拌桩,在试桩加载过程中,其桩端的岩层发生沉降,随着试桩所受荷载的增大,桩端岩层的变形逐渐由弹性变形转变为塑性变形。采用修正双曲线模型的预测结果与试验结果具有一致性,说明采用修正双曲线模型对水泥土搅拌桩的强度进行预测的可行性较高。

软岩嵌岩桩承载特性及承载力计算分析

南京软岩分布地区,对于嵌岩桩单桩竖向承载力估算,勘察设计单位采用的规范和计算公式不同,导致了估算结果差异较大。根据不同规范公式估算嵌岩桩的单桩竖向承载力,并通过其承载性状的对比分析表明,不同规范公式反映的桩基承载性状差异较大。经过与试桩结果对比分析,当岩石强度及嵌岩深度较小时,采用南京规范公式计算的单桩竖向极限承载力与试桩结果较为接近;当岩石强度及嵌岩深度均较大时,采用两种规范计算结果的平均值更加接近试桩。对类似软岩分布地区嵌岩桩基础设计施工具有参考意义。

考虑泥皮影响的矩形桩水平承载能力分析——基于泰国拉玛三至曼谷西外环高速公路项目

文章基于泰国拉玛三至曼谷西外环高速公路项目,首先介绍了该项目的施工特点及自然地理情况,之后针对项目中矩形桩的应用情况,通过ABAQUS有限元软件,分析了矩形桩在成桩过程中产生的泥皮对桩体水平承载性能的影响。结果表明,矩形桩相对圆桩具有水平承载性能好和施工成本低等特点,泥皮的存在显著降低了矩形桩的承载能力,建议在成桩后增加后注浆,以提高泥皮强度,防止泥皮强度不足导致承载力不足。

竖向荷载作用下桩的承载力效应研究

为了研究竖竖向荷载作用下桩的承载力效应。本文综合采用压桩试验和数值方式研究了逐级加载作用下桩的轴力和桩的位移等变化规律,并进一步采用数值模拟对相关参数进行优化,结果表明:(1)在荷载较小时,侧壁摩阻力首先发挥作用,随着荷载增大,当侧壁摩阻力达到极限时,桩端阻力开始发挥作用。当荷载为1 440 t时,桩顶变形为7 mm,桩端为0.7 mm,桩身压缩量为4.9 mm;(2)数值模拟与试验值基本吻合,两者的相对误差在10%以内,证明数值模型计算科学;(3)随着桩长的增大,桩顶位移和桩底部位移变形均表现出增大的趋势。当桩长为33 m时,桩顶荷桩底位移出现突变,在实际工程中,桩的最大长度不宜小于33 m。此外,采用后注浆的方式可以有效提高桩的承载力。

扭矩-竖向荷载联合作用下楔形端承摩擦桩承载性能分析

为了讨论楔形端承摩擦桩在扭矩T-竖向荷载V联合作用下的承载性能,考虑地基土剪切模量在地面处为非零值且随深度呈幂函数的分布形式,根据能量法和变分原理,分别得出基桩在桩顶竖向荷载和扭矩作用下的桩身竖向位移以及扭转角微分控制方程。采用MATLAB编制程序求解楔形端承摩擦桩的极限竖向荷载、极限扭矩,得到相应的承载力包络图。在T→V加载顺序下,通过改变初始扭矩值,分析了初始扭矩对楔形端承摩擦桩竖向承载特性的影响。对T-V联合受荷楔形端承摩擦桩进行了参数影响分析。研究结果表明:与等截面桩相比,纯压和纯扭作用下楔形端承摩擦桩的极限竖向荷载和极限扭矩有所提高。在T→V加载顺序下,楔形端承摩擦桩承载力包络线相比等截面桩有所外扩。随着桩径变化率的增大,楔形端承摩擦桩的承载力包络线也随之向外扩张。当初始扭矩与极限扭矩之比超过一定值时,楔形端承摩擦桩极限竖向荷载开始显著降低,需注意T-V组合效应。对于大直径长桩而言,需要重视初始扭矩对基桩竖向承载性能的影响。一味提高混凝土标号并不能极大的改善基桩在T→V受荷模式下的竖向承载性能。

黏性土中静力沉桩过程桩土界面土压力模型试验

为探讨静压桩贯入过程中桩土界面土压力的变化特性,开展了室内饱和黏性土中静压桩沉桩模型试验。采用双壁模型管桩分离内外摩阻力,在桩身安装微型土压力传感器,监测桩-土界面土压力,分析了沉桩过程中压桩力与桩端阻力的变化规律,探讨了静压桩沉桩过程中桩土界面土压力的分布特征,明确了桩土界面土压力在沉桩过程中存在明显的退化效应,揭示了饱和黏性土中静压桩沉桩过程桩土界面土压力的变化机理。试验结果表明:压桩力随贯入深度的增加近似呈线性增长,在贯入后期闭口桩的压桩力明显大于开口桩的压桩力;桩端阻力基本呈现出线性增长,在沉桩过程中桩端阻力占压桩力的比例较大,占比为62.3%;在静压桩贯入初期,桩土界面土压力的增长速度较低,随着静压桩的逐渐贯入,桩土界面土压力呈现出线性增长且增长速率较快;在同一深度处,随着静压桩的逐渐贯入桩土界面土压力出现明显的土压力退化现象,在深度20、30、40、50、60、70 cm处,土压力依次平均退化14.6%、13.8%、13.2%、9.2%、7.2%、6.1%。

水平荷载-扭矩耦合作用下斜桩承载变形特性数值模拟

利用ABAQUS数值软件分析了斜桩在水平荷载H和扭矩T耦合作用下的承载特性、桩身内力以及桩-土界面上的摩阻力等变化特征并与直桩进行了对比,探讨了桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力的影响。分析结果表明:斜桩在水平荷载与扭矩耦合作用下,桩身为受扭破坏;斜桩的受扭承载力大于直桩,斜桩受扭承载力的大小与桩身倾角相关;桩-土刚度比、荷载偏心距和桩身长径比对斜桩受扭承载力也有一定的影响,而桩身长径比的影响较大。

串珠状溶洞对超长桩基荷载传递特性的影响

为探究串珠状溶洞对超长桩基承载特性的影响,以广西某高速铁路项目兴业特大桥桩基建设为工程背景,采用有限元软件ABAQUS建立相应数值仿真模型,考虑4种不同溶洞数量、3种不同溶洞间距下的桩基下穿溶洞计算工况。结果表明:在溶洞的影响下,岩溶地基中的桩基与非岩溶地基中的桩基在轴力、侧摩阻力、应力分布等方面与常规桩基有显著差异。岩溶地基中的桩基荷载-位移曲线随荷载增大由线性发展转化为抛物线型;桩身轴力随深度的增加而减小,且在穿过溶洞区段其轴力保持不变;桩侧摩阻力受溶洞的影响而存在多个极值点,其位置一般位于溶洞上部一定区域。溶洞间距一定时,桩基的承载能力随溶洞数量的增加而降低,当溶洞数量一定时,桩基的承载力随着溶洞间距的减小而降低。

泥岩地基及嵌岩灌注桩的承载特性试验

红土崖组(KwH)泥岩是一种分布于青岛地区的白垩系王氏群泥岩,是一种非典型的黏土岩,其透水性弱,具有一定的膨胀特性。为研究泥岩的物理力学性质、变形特性及嵌入泥岩中灌注桩的承载特性,以红土崖组(KwH)泥岩为试验对象,在青岛某地区开展了泥岩常规物理力学试验、泥岩地基及泥岩地基中嵌岩灌注桩的静载荷试验。试验结果表明,红土崖组(KwH)泥岩含砂,吸水膨胀率较小,是一种非膨胀性岩;全风化及强风化泥岩地基的P-s曲线基本呈缓变型;而中风化泥岩地基在破坏时发生了压裂及隆起,P-s曲线呈陡降型,而且变异性较大。该场地泥岩地基中灌注桩分别加载至10800、12960 kN,试桩均未发生破坏,嵌岩灌注桩的桩侧摩阻力和桩端阻力均未充分发挥;中风化泥岩的承载力较高,可作为桩基理想的持力层。研究成果对青岛地区泥岩地基中的工程建设具有参考价值。

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超深基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。

玻璃纤维增强聚合物腰梁受力性能试验与有限元模拟

为探究基坑支护工程中玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁的应力分布规律和变形特性,结合GFRP腰梁力学性能试验及数值模拟,依托于青岛某深基坑工程,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下双腹板GFRP腰梁进行了有限元模拟。研究结果表明,与钢材相比,GFRP材料具备较高的抗弯强度,但弹性模量较低;最大加载至700 kN时,双腹板GFRP腰梁变形的室内试验结果和数值模拟结果的变化规律相似,随着荷载水平的增加,呈线性变化,说明GFRP腰梁始终处于弹性工作状态,整体稳定性强。明确了预应力锚杆轴力为300 kN时GFRP腰梁在两端自由、两端约束以及一端约束一端自由3种情况下的应力分布规律和变形特征;对于两端自由的GFRP腰梁,预应力锚杆轴力为150 kN时的应力、位移约为预应力锚杆轴力为300 kN时的50%。研究结果可为类似工程提供借鉴与参考。

基于可靠度理论的嵌岩桩自平衡转化系数研究

嵌岩桩作为桩基础的重要分支,在基础工程领域已得到广泛使用,其竖向承载力通常认为由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成。统计了5个实际工程中合计62组分别采用传统静载法和自平衡法的嵌岩桩竖向极限承载力对比测试数据。对测试数据进行了归一化处理之后,采用贝叶斯优化计算了服从对数正态分布的模型因子统计参数。挑选了合适的可靠度指标求解方法计算了不同自平衡转换系数对应的嵌岩桩竖向承载力的可靠度指标,分别探讨了活载效应与恒载效应比值、安全系数以及荷载效应统计参数等因素对可靠度指标的影响。结合各行业规范并考虑最不利原理确定了嵌岩桩竖向承载力合适的目标可靠度,给出了该目标可靠度对应的自平衡转换系数推荐值。

考虑土塞效应的半埋入式管桩水平振动动力阻抗解析解答

基于Novak平面应变理论,综合考虑半埋入式管桩土塞效应的影响,建立了层状黏弹性土中半埋入式管桩水平振动分析模型。通过引入势函数法和分离变量法分别求出了桩侧土和土塞部分的频域解析表达式,进而利用桩‑土耦合条件以及传递矩阵法推导出层状土中半埋入式管桩桩顶水平阻抗的解析解答,将所得解进行退化并与已有理论解进行对比,以验证其合理性。在此基础上,通过进一步参数化分析分别探讨了桩‑土各参数对桩顶水平动力阻抗的影响规律。研究结果表明:随着埋入比的增大,桩顶水平动刚度和动阻尼幅值均增大;随着表层土体弹性模量的增大,半埋入式管桩桩顶水平动刚度和动阻尼幅值增大,而桩周土中、下层土体的此种影响可忽略;随着土塞高度的减小,半埋入式管桩桩顶水平动刚度幅值减小,而桩顶水平动阻尼幅值则增大。

荷载倾角对光伏支架微型桩承载特性影响的试验与数值模拟研究

依据卵石土地区华能海南州光伏项目现场试桩竖向抗拔和水平静载试验数据,采用三维连续介质拉格朗日法有限差分软件(FLAC3D)建立计算模型,通过模型分析光伏微型短桩及支架体系在不同荷载倾角下的承载特性。结果表明:光伏微型单桩竖向位移的增长率随着荷载倾角的增大逐渐变缓,水平位移增长率逐渐变快;荷载倾角位于15°~75°范围内,光伏支架体系竖向位移在加载前期增长趋势相同;光伏支架体系的倾斜荷载-桩顶水平位移曲线均呈缓变型,极限水平荷载随荷载倾角的增大而减小;由于光伏支架体系的整体性,荷载倾角位于15°~30°范围内时合位移由竖向位移和水平位移共同决定,建议在工程设计时采用倾角在此范围内的光伏支架,以保证其良好的抗拔性能。

竖向荷载作用下劲性复合桩承载能力研究

劲性复合桩作为一种新型复合桩在软土地基处理中得到了大量的应用,为深入研究该桩型的承载能力,对劲性复合桩进行了现场静载试验,并建立了劲性复合桩的三维有限元模型,分析了竖向荷载作用下劲性复合桩的Q-s曲线、芯桩轴向应变和芯桩轴向应力的分布,最后讨论了水泥土摩擦系数、桩芯截面比和芯桩混凝土弹性模量对劲性复合桩承载能力的影响。结果表明:施加在劲性复合桩上的竖向荷载主要由侧摩阻力承担;水泥土摩擦系数对桩的承载能力影响较小,主要影响桩的轴向应力分布,是劲性复合桩由摩擦桩朝着端承摩擦桩转变;劲性复合桩存在一个最优桩芯截面比;适当地提高芯桩混凝土的弹性模量可显著地提高劲性复合桩的承载力。研究成果可为劲性复合桩的优化设计提供参考依据。