刍议相关规范中关于单桩承载力计算的几点疑惑

国内相关规范中单桩抗压承载力设计计算方法分为特征值法及极限值法两类,单桩承载力均通过桩侧阻力与桩端阻力直接相加的方法得到,在概念及理论上均存在着不完善之处,主要原因是桩侧阻力与桩端阻力的力学特性及对变形的要求不同、不能同步发挥所致。相对来说,极限值设计法更直接、更可靠、更准确,概念更明确,且易于与国际接轨,建议规范优先采用。不同规范根据抗拔试验结果求取单桩抗拔承载力的计算方法存在矛盾,建议求取时桩的自重按天然重度计算、不考虑水的浮力。建议相关规范对以下两种现象进行深入研究:桩长超过有效长度后,单位长度侧摩阻力将会降低;部分工程中得到的抗拔桩的抗拔系数远小于相关规范推荐值,尤其是桩长较长时。

对与基坑工程有关的一些规范的讨论(3)

本文是对与基坑有关的规范的系列讨论的第三部分,指出在基坑支挡结构的抗滑移、抗倾覆稳定验算和用瑞典圆弧法进行整体稳定验算以及进行坑底抗隆起验算时,对于饱和黏性土,如果使用不固结不排水(UU)强度指标,可以使用饱和重度、也可以使用浮重度计算土自重引起的抗力(或力矩);但当使用固结不排水(CU)强度指标时,其抗力部分中的自重应按浮重度计算,按饱和重度计算在理论上是错误的,在实践中是偏于危险的。

考虑抗剪强度、渗流作用的基坑抗突涌公式分析

传统的基坑抗突涌验算有一定的局限性,验算的偏保守带来了设计的不合理。从基坑坑底土体自身的抗剪力、基坑坑底土体渗流特征出发,推导出了新的基坑抗突涌验算公式。并考虑了基坑坑底土体自身的特征,从基坑坑底土体有无吸附能力方面,深入讨论了吸附作用对基坑坑底土体有效浮重度、有效渗透力的影响。考虑到基坑坑底土体应视作弱透水层,为了工程的安全,取用了k=k2=1。最后通过实例证明,新的抗突涌验算公式比传统的土压力平衡法符合实际情况。

考虑土对水吸附性的渗流破坏理论与应用

工程实践和模型试验结果都表明,上覆土层往往能够承受比自重压力更大的水头压力,目前还没有相关理论能够解释这一现象。考虑土颗粒对孔隙水的吸附性及结合水的连通情况,提出广义浮力、浮重度及广义水力梯度概念,给出具体的计算方法;明确计算中所用的参数ζs,ζv和的物理意义,建议了估算ζv的方法,设想了测定ζs和ζv的方法,提出ζs与起始水力梯度ib的理论关系式。这些方法考虑土层性质的差异,针对砂土和疏松土,广义浮力、广义浮重度及广义水力梯度变为传统的阿基米德浮力、浮重度及水力梯度。进一步得到不同土层中渗流力的计算方法,最终,得到土体在地下水作用下破坏条件的统一表达式,该公式可以解释土体在地下水作用下的几种不同破坏模式。依据该理论,基坑抗渗流稳定性和抗承压水稳定性的计算方法都应被修正,目前采用的计算方法都只是适应于砂土和疏松土的计算方法。采用该方法对不同组合的土层在地下水作用下的稳定性进行分析,得到的一些结论与传统说法并不相同。如:基坑围护结构插入深度分析时,如果不存在承压水作用,黏性土中的基坑很难发生渗流破坏,粉土地层中基坑的抗渗流破坏能力比砂土中的大;基坑抗承压水突涌分析时,如果上覆土层有一定渗透性,传统的压重平衡计算结果偏于不安全,含有一定量粉土的承压水层的上覆土层抵抗承压水能力会有所提高。最后,以上述成果为基础对水土压力统一计算理论做了修正。