高频振动贯入过程中灌注桩护壁套管土塞效应机理

为研究灌注桩护壁套管高频振动贯入过程中土塞效应机理,利用ABAQUS有限元软件建立护壁套管高频振动贯入全过程的有限元-无限元耦合模型,对土拱效应、土塞闭塞程度及土塞影响因素等进行分析。结果表明:护壁套管高频振动贯入过程中套管端部土塞形成土拱,导致内侧摩阻力显著增大,此段土塞承担了内侧摩阻力的主要部分;护壁套管高频振动贯入过程中剪切面土体在反复剪切作用下,土体强度和胶结力降低,导致土塞处于不完全闭塞程度,贯入阻力也比其他贯入方式的阻力要小;内侧摩阻力随振动频率增大而减小,当振动频率达到一定值之后,振动频率对内侧摩阻力的影响不明显。内侧摩阻力随套管外径增大而逐渐减小;砂土中内侧摩阻力相较于黏土大,且随密实度增大而减小;同时,对护壁套管高频振动贯入过程中土塞阻力分布规律进行分析,给出了相应的简化计算公式。

基于Gudehus-Bauer模型的砂土中灌注桩护壁套管高频振动贯入速率

随着全套管护壁振动取土灌注桩施工工艺的发展,灌注桩在工程中的应用越来越广泛,但是关于灌注桩护壁套管高频振动贯入速率的研究较少。通过假定套管为刚体,将套管周围土体划分为同心轴的圆环柱体,利用Gudehus-Bauer亚塑性本构模型计算套管外侧各土体单元接触面间的剪应力和套管端部土体竖向应力,并考虑套管振动贯入过程中土塞效应,建立灌注桩套管高频振动贯入砂土中贯入速率的计算模型。将所提出的贯入速率计算结果和物理模型试验结果与有限元结果进行对比分析,验证了计算模型的合理性。通过参数分析,得到地基土体孔隙比、振动频率和套管直径对贯入速率的影响规律,为实际工程中快速、准确地预测套管振动贯入速率提供了可靠方法。