掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究

针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。

建筑物掏土纠倾法单孔与多孔塑性区特性研究及工程应用

在建筑物水平掏土纠倾工程中,掏土孔间距是影响纠倾工程安全与工期的重要因素。为了快速准确地确定纠倾工程中的水平掏土孔间距,研究了单个掏土孔和多个掏土孔情况下孔周边土体塑性区发展特性。利用土体塑性力学分析计算得到了单孔下的孔周土塑性区半径,而后通过有限元模拟得到孔周土体塑性区半径的数值解,将孔周塑性区半径解析解与数值解进行了对比。并通过有限元数值模型研究了多个掏土孔相互影响情况下的塑性区发展规律,以孔间土体塑性区贯通时的距离作为掏土孔间距。考虑土体参数随机特性的影响,研究不同上部荷载作用下掏土孔间距的取值变化规律,上部面荷载与地基承载力特征值比值用p表示,孔间距与掏土孔直径比值用n表示。研究发现:多孔塑性区半径(孔间塑性区贯通时)是单孔塑性区半径的1.3倍左右;标准化荷载p与孔间距比值n二者呈线性关系;通过不同土体参数及上部荷载的不同情况下的p-n曲线,给出了掏土孔间距建议值。同时,将研究结果与三个实际工程进行对比,发现p-n曲线法与实际结果更为接近。