考虑超静孔隙水压力的大直径桩可打性分析

随着海上风电建设中大直径钢管桩的广泛应用,可打性分析在预判和解决沉桩施工技术难题及安全隐患上发挥重要作用。通过考虑超静孔隙水压力影响下桩周土体承载力变化的分析研究,提出可打性分析过程中土参数获取的新方式,并通过某海上风电大直径钢管桩的沉桩过程进行可打性分析应用,应用结果显示:可打性分析对桩承载力、桩身最大应力值、终锤贯入度等数据的预测均与实际测得值十分接近,验证考虑超静孔隙水压力的大直径桩可打性分析准确性较高,能为沉桩施工可行性提供科学性的技术指导。

软土地区基坑开挖超静孔隙水压力分布的有限元分析

依托某基坑工程案例,利用ABAQUS有限元软件对软土基坑开挖时的超静孔隙水压力进行有限元分析,研究超静孔隙水压力的分布规律及其对围护结构土压力的影响,结果表明:基坑开挖卸荷会在坑底及周围土体中产生负的超静孔隙水压力,坑底以下区域负的超静孔隙水压力分布较为集中且数值较大,坑外区域数值较小;负超静孔隙水压力的消散会引起挡墙前后有效土压力的减少,墙前减少更快,这对基坑工程是不利的,实际工程中应尽量缩短施工工期;邻近超载作用下会引起基坑负超静孔隙水压力绝对值的减少,这对基坑工程也是不利的。

考虑超静孔隙水压力消散的管桩承载力时效性研究

沉桩引起的超静孔隙水压力消散是产生管桩极限承载力时效性的主要因素之一。结合天津东疆保税港区物流加工区二期工程,利用有限元模拟分析沉桩后超孔压的消散规律及管桩的极限承载力随时间变化的规律,提出吹填土中管桩时效承载力公式供工程参考使用,并进行吹填土现场各测点沉桩过程及沉桩后孔隙水压力的监测,验证模拟结果的同时探讨超静孔隙水压力的分布及消散规律。模拟得到沉桩后桩底超孔压随时间消散,20d后消散率达到97%;管桩的时效承载力随时间增长,并与超孔压的消散有着明显的对应关系;得到吹填土中管桩承载力的时效公式以供工程参考使用。现场孔压监测表明深度增加,超孔压增大;离桩越近,超孔压越大;土层渗透系数越小,超孔压消散越慢。施工对土体的有效影响范围为9～10倍桩径。

软土地基中CFG桩单桩施工引起的超静孔隙水压力

当采用振动沉管法施工CFG桩时,沉管的振动和挤压效应将对桩周土产生极大的扰动,对饱和软粘土则会引起很大的超静孔隙水压力。通过某工程现场CFG桩施工所观测的桩周超静孔压数据的分析和整理,系统研究了单桩施工产生的超静孔压的发生发展过程,分析了超静孔压在桩周径向及深度上的分布,探讨了超静孔压的消散规律,以期为优化这类桩的施工以及合理桩间距的确定提供现场实测资料。

水平旋喷成桩引起超静孔隙水压力研究

为研究水平旋喷成桩对周围地层的影响问题,优化水平旋喷桩设计施工,采用现场试验的方法研究了水平旋喷成桩引起超静孔隙水压力的变化规律,探讨了水平旋喷施工的影响范围。水平旋喷成桩对周围地层的扰动较大,引发土体中产生较高的超静孔隙水压力。通过对水平旋喷成桩过程的分析,可以分为高压射流形成阶段,高压射流与土体相互作用阶段和水泥土固化阶段。研究结果表明：水平旋喷成桩产生的超静孔隙水压力随着施工阶段的改变而变化,高压流体注入时有所增大,而钻喷杆卸杆时则有所减小;成桩引起的最大超静孔隙水压力与注浆压力呈近似线性关系;随着施工距离的增大,超静孔隙水压力不断减小,当施工距离大于15 m时,基本可以忽略成桩引起的超静孔隙水压力;以水平旋喷成桩引起地层反应小于5%作为影响范围控制值,则超静孔隙水压力影响范围约为15~20倍成桩半径,可以采用指数函数的形式表达超静孔隙水压力与施工距离的关系。

K_o固结饱和土沉桩引起的超静孔隙水压力

根据饱和粘土中沉桩特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,将扩张后周围土体分为塑性区和弹性区,由柱孔扩张基本平衡方程和边界条件,采用能够考虑天然状态土体实际固结性状的K_o固结土体本构模型的屈服面方程为屈服准则,以对数应变考虑桩周土体发生的大变形,结合Henkel孔压公式,推导出沉桩后桩周超静孔隙水压力的理论表达式。通过算例分析了土体剪切模量、临界状态应力比、超固结比和静止侧压力系数对超静孔隙水压力的影响。同时,与基于修正剑桥模型解答和工程实例进行对比分析,理论计算值和现场实测值吻合较好,表明理论结果的合理性与实用性。

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K0固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明:初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。

静孔隙水压力与超静孔隙水压力——兼与陈愈炯先生讨论

土中的孔隙水压力是土力学的基本概念,也是饱和土体有效应力原理和渗流固结理论的基础。本文认为静止的地下水中和稳定渗流场中土中孔隙水压力均属于静孔隙水压力,而超静孔隙水压力是由于外部作用或者边界条件变化在土体中引起的,不同于静孔隙水压力的那部分孔隙水压力,在有排水条件下,它将逐渐消散,并在消散过程中伴随土体的体积变化。文中也针对一些例子进行了讨论。

泥水盾构泥膜形成过程中超静孔隙水压力随时间的变化

泥水盾构施工是利用压力泥浆支护开挖面稳定,泥浆在渗透过程中在地层中产生的超静孔隙水压力会影响泥浆对地层的支护能力,分析泥膜形成过程中超静孔隙水压力的变化规律,对提高开挖面的稳定有重要意义。在一个能够测量地层中超静孔隙水压力的泥浆渗透装置中,用三种高渗透性地层和五种泥浆展开渗透实验,研究开挖面处超静孔隙水压力的变化规律。结果表明开挖面处超静孔隙水压力变化存在三种模式,而且泥浆有效粒径和地层代表粒径的比值是影响开挖面处超静孔隙水压力变化的主要因素。

孔壁地层超静孔隙水(气)压力的形成及其对瓦斯抽排井套管稳定性影响

瓦斯抽排井套管失稳的事故时有发生。为了探索套管失稳机理,应用土力学原理分析了钻井和固管过程中孔壁地层超静孔隙水(气)压力的形成机制;建立了孔壁地层超静孔隙水(气)压力对套管作用的力学模型,该模型包含超静孔隙水(气)压力、地层孔隙率、井液液柱压力、套管抗外挤强度、固管水泥圈使套管抗外挤强度提高的效应系数和固管水泥圈与孔壁岩层界面处的抗张强度等参数;分别就新地层、基岩和煤层的超孔隙水(气)压力对套管稳定性影响的特点进行了分析。结合实例介绍了煤层超瓦斯压力引起套管失稳的分析方法。提出了局部提高套管抗外挤强度、提高固管水泥圈强度、延迟井液排空时间、增设套管扶正器等提高套管稳定性的具体措施。

沉桩引起超静孔隙水压力的危害与处治

某厂房地基由于软土层较厚,在大面积沉桩施工时引起较高的土体压应力和超静孔隙水压力。试验区基坑开挖后发现桩头有上浮及偏移现象,若不采取有效措施则必然导致基坑开挖失稳及整个桩基的承载力下降。通过设置间距合理的竖向排水体进行治理及现场监测,最终保证了桩基及整个基坑开挖的安全。

静压挤密桩超静孔隙水压力效应机理研究

系统的对施工过程中超静孔隙水压力的产生、消散过程及其对地基土渗流场、地基应力场、桩体、桩间土与周围建筑物产生不同的影响做了系统分析,进而对桩顶冒水现象进行了解释,得出桩顶冒水现象是孔隙水在超孔隙水压力作用下通过冒水通道上升至地面这一结论。

沉桩引起的三维超静孔隙水压力计算及其应用

引入时间、深度参数分析在饱和软粘土中沉桩时引起的超静孔隙水压力,给出了考虑固结效应的超静孔隙水压力的三维解析解;分析了超静孔隙水压力的消散过程中桩周土发生曼德尔效应的时间和区域,提出了在群桩施工过程中土体中的超静孔隙水压力是消散与累加的综合过程,施工完毕后则变为单一的消散的计算模型,并给出计算公式。通过算例,分析了桩群不同桩距、不同入桩顺序对超静孔隙水压力的影响。

沉桩过程土体超静孔隙水压力变化规律研究

从空间圆孔扩张理论出发,提出了超静孔隙水压力随径向和深度方向变化的分布公式;并结合弹塑区连续理论,给出了沿深度线性增加,沿径向对数衰减的简化计算公式。同时考虑到沉桩速率对超静孔隙水压力的影响,结合圆孔扩张理论,推导获得沉桩时产生的孔隙水压力与沉桩速率之间的关系;并利用abaqus有限元对沉桩过程土体超静孔隙水压力变化进行数值分析,对工程中静压桩施工的控制,合理安排沉桩流程、沉桩速率,有一定的实际意义。

深层超静孔隙水压力释放结构设计施工

为了消除管桩施工环境效应,介绍了深层超静孔隙水压力释放结构的设计原理,并结合工程实例,阐述了其施工技术要点,指出该释放结构发挥作用时间长、综合成本低,值得推广应用。

某软土地质管桩基坑开挖超静孔隙水压力变化的有限元分析

软黏土地质条件下经常选取管桩作为建筑物的基础,但因软黏土独有的特性,在基坑开挖过程中,管桩时常在超静孔隙水压力的作用下出现倾斜、断裂等问题.结合青岛地区某工程实例,运用有限元软件PLAXIS分析了不同开挖工况时土体超静孔隙水压力的变化情况,得出了在软黏土地区进行管桩基坑开挖时,避免管桩位移的开挖工艺和设备选择.

超静孔隙水压作用下软土卸荷模量研究

软土的卸荷模量是基坑设计和数值分析的重要参数,然而现阶段富水软土地区的基坑开挖和设计均忽视了超静孔隙水压和卸荷比对软土卸荷模量的影响,导致基坑工程的数值分析结果与实际工程存在偏差。以深圳淤泥质软土为研究对象,利用TSZ全自动应力控制式三轴仪,开展一系列K0固结不排水三轴卸荷试验研究,求得不同超静孔隙水压和卸荷比条件下软土卸荷模量计算公式。研究结果表明,初始卸荷模量随固结围压增大而增大,超静孔隙水压对软土的卸荷模量具有削弱作用;以邓肯-张计算模型为基础,在考虑卸荷应力路径和超静孔隙水压对卸荷模量的影响下,推导出考虑卸荷应力路径的切线变形模量Et和考虑超静孔隙水压的切线变形模量Etu表达式;推导的软土卸荷模量公式对基坑的数值分析具有一定的实用价值。

竖向不同排水条件和上覆压力作用下砂基超静孔隙水压力计算

本文对砂基在表面作用或不作用上覆压力、具有四种竖向排水的条件下，推出了地震期间砂基内超静孔隙水压力的计算公式，并给出了一个算例．

黄河冲积平原区静压管桩超静孔隙水压力时空效应试验研究

依托京台高速德州至齐河段改扩建工程管桩处治软土实例,通过在管桩不同深度、不同径向距离处埋设孔隙水压力计,对黄河冲积平原区管桩沉桩过程中引起的超静孔隙水压力的时空效应进行了研究。结果表明:管桩沉桩过程中产生的超静孔隙水压力是影响桩基承载力的重要因素。超静孔隙水压力的消散率随深度增加呈线性减小规律,随水平距离增加呈指数形式衰减规律,其有效影响范围约为9倍桩径;超静孔隙水压力的上升主要体现在桩体贯入的中前期,后期随沉桩速率减小到3 m/min时基本保持稳定。