一种新型复合桩(预灌混凝土)方案的技术经济研究——基于某桩基工程技术演变过程

桩基的施工特别是在有砂层的地基中成桩往往存在困难,首先是预制桩在穿透砂层时碰到困难,需要引孔才能解决此问题;但引孔却产生另一个次生问题即塌孔,尤其是在砂层比较厚的情况下,引孔所期望的目标很难实现。本文研究从打桩失败、引孔、护壁、塌孔及最后采用一种新型复合桩(预灌混凝土)的演变过程,有效解决了桩基承载力与达到有效桩长的问题。新型复合桩作为一项新技术,其抗压承载机理与常规采用的预应力管桩不同,为此开展相应的研究。通过现场试验和数值模拟试验,探索得出新型复合管桩的荷载传递规律与结果:新型复合桩有效防范塌孔现象的产生、承载力的提升值可达57.56%(超载推算值提高约100%)、节约成本约23.33%、沉降值只有PHC管桩的56.63%;新型复合桩是端承式摩擦桩,其受力机理中桩端阻力约占12%。案例的经验与理论可推广或借鉴用于其他类似工程问题的解决。

铁路基床底层风积沙填料长期动力稳定性研究

为了研究铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性,以和若铁路某试验段路基为研究对象,开展现场动力响应试验,试验车速分别为5,20和30 km/h,轴重分别为14.5 t和23.5 t,分析动应力随列车速度、轴重及沿深度的变化规律,基于现场测试和以往动三轴试验成果,将临界动应力和累积塑性变形作为评价参数,分别从动强度和动变形2个方面评价和若铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性。研究结果表明:1)当列车以不大于30 km/h的速度运行时,车速对基床动应力值的影响很小,但轴重的影响十分显著,不同轴重作用下动应力衰减系数沿深度的变化曲线基本重合,动应力经过基床表层衰减约39.7%,传递至基床底层底面衰减约84.6%。2)在和若铁路基床底层范围内,列车荷载产生的动应力为12.86~53.05 kPa,小于风积沙临界动应力66.02~100.21 kPa,从动强度角度来说,风积沙用作铁路基床底层填料满足长期动力稳定性要求。3)基于基床填料的累积塑性应变模型,采用分层总和法计算了和若铁路基床层的累积塑性变形,结果发现列车荷载作用下基床变形主要集中在第1个月,累积变形量为13.59 mm,小于规范允许的月沉降量25 mm,从动变形角度来说,风积沙用作铁路基床底层填料满足长期动力稳定性要求。研究成果可为沙漠地区路基填料选择及基床结构设计提供参考。

级配对应力吸收层沥青混合料性能的影响

为研究混合料级配对富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料路用性能的影响,提出适于应力吸收层混合料的级配类型;在选用优质高粘性沥青作为结合料的基础上,应用改进的Superpave方法设计了AC、间断、S型和SMA等6种典型级配的应力吸收层混合料,并分别对其疲劳性能、抗拉性能和低温变形性能等进行了室内试验研究。结果表明:AC类级配及间断级配兼顾耐疲劳、常温抗拉和低温变形强等优良力学性能,且对应的混合料沥青结合料含量(质量分数)适中;建议在实际工程应用中,富沥青、砂粒式应力吸收层沥青混合料应尽可能优先选择这两类级配。

沙层应变观测特征的初步研究

沙层应变观测是一个全新的前兆观测,目前对它的研究还非常少,用淮安台、怀来台及合肥台的数据进行了对比,通过日变化特征、长期变化特征、年变化特征、干扰因素及噪声分析几个方面,从而对该观测手段进行更进一步的分析。

地层结构对砂土液化影响的有效应力动力分析

根据上海市区典型土层的力学参数,构造不同地层组合的计算剖面,利用Biot固结理论和亚塑性边界面模型的排水有效应力动力分析法,研究地层结构对砂土液化的影响。分析发现:上履土层厚度增加时,砂土峰值孔压比随之减小;上履土层较软时,砂土峰值剪应力先增加、后减小;较硬时,峰值剪应力单调增加。下卧土层越厚,砂土层的峰值孔压比越小,峰值剪应力愈大,总体变化都不大,但下卧土层较软时,砂土层的峰值孔压比变化相对明显。

砂岩-泥岩沉积互层面剪切特性数值模拟研究

沉积层面力学特性是探究砂岩泥岩互层岩质边坡变形及稳定的重要因素。以室内试验结果为依据,采用接触面与薄层单元模拟层面剪切特性,对比了两者应力应变曲线特点,分析了开挖条件下软硬互层岩质边坡层间应力分布。结果表明,接触面模拟砂岩泥岩界面特性时,其剪切应力应变曲线符合双曲线特征,呈应变软化现象,存在明显残余强度。薄层单元模拟层面剪切力学特性时存在初期应力剧增现象,模拟结果与试验值存在一定程度离散性。接触面与薄层单元均能模拟砂岩泥岩界面剪切应力应变特性。顺层岩质边坡开挖时难以控制接触面法开挖过程模型计算收敛程度,薄层单元方式更能有利于模拟开挖作用下其层面剪应力分布(即剪切错动效应)。

筋带-砂-粘土层状体系直剪试验研究

通过对粘土与聚丙烯土工带在不同含水量下进行不同法向荷载作用的直剪试验,讨论法向应力、含水量对高液限粘土与筋带之间剪切特性的影响;提出了筋带砂粘土层状布置体系的加筋土结构模型,得出了该层状体系对粘土加筋土结构具有显著改善功能的结论,试验结果表明,随着正应力的增加,筋土之间剪应力的增长不是线性的,似粘聚力随含水量的增加出现先增后减的趋势,似摩擦系数随含水量的增加而降低。

采用附加固结法的砂土桩基混凝土施工技术

设计一种采用基底应力附加固结法的层状砂土桩基混凝土施工技术,进行层状砂土桩基混凝土动力夯实数值分析,以此为指导进行地基夯实处理,提高基底应力的固结性能,通过对层状砂土基桩混凝土最大荷载作用点产生沉降应力分析,得到层状砂土基桩混凝土最大荷载作用点的应力响应结果,设计出基地应力固结法的砂土基桩混凝土施工技术和试验方案。结果表明,该施工技术能使基底应力消散时间延长,有效满足基底的排水固结处理时间,使得各层土的水平位移基本维持在50 mm以内,避免了水平位移和基桩沉降。承压能力测试显示,地基承载力特征值可达160 k Pa,满足设计要求的120 k Pa,提高承压能力,有效避免了基底最大荷载作用点产生沉降,提高建筑安全性能。

波、流共存时的床面剪切力和泥沙运动

利用边界层理论 ,导出了床面剪切力、综合摩阻系数、综合速度和综合摩阻速度 ,建立了波浪、水流共同作用下的泥沙起动和水体挟沙力公式。

喷砂处理对8Cr4Mo4V钢表面状态的影响

8Cr4Mo4V钢主要应用于制造航空发动机轴承,工作环境复杂,工作条件苛刻,为满足疲劳性能及表面状态需求,轴承的某些部位需要进行喷砂处理。本文通过对8Cr4Mo4V钢表面进行不同条件的喷砂处理,然后测定不同条件喷砂后表面残余应力,扫描电镜观察表面形貌,并测定喷砂处理后尺寸及表面光洁度的变化,研究喷砂处理对8Cr4Mo4V钢表面状态的影响。研究结果表明,喷砂处理使8Cr4Mo4V钢表面产生了残余压应力,形成的残余压应力最大可达到-1576MPa,残余压应力数值与喷砂压力和喷砂时间成正比,与砂粒粒径成反比;喷砂处理后8Cr4Mo4V钢表面形成了致密层,致密层厚度主要受喷砂压力的影响,随喷砂压力的增大而增厚;喷砂对8Cr4Mo4V钢表面层具有剥离作用,表面层剥离量随喷砂压力和喷砂时间的增加及砂粒粒径的减小而增大;喷砂处理影响8Cr4Mo4V钢表面粗糙度的主要因素是砂粒粒径,当砂粒粒径较小时,喷砂后的粗糙度数值最小。

砂页交互页岩油储层开采诱导应力场演化规律

页岩油储层立体开发中地应力演化规律复杂,影响邻井工程作业。本文以纵向砂页互层页岩油储层为研究对象,建立应力敏感模型,基于多孔弹性力学建立压裂储层开采诱导应力场演化预测模型,初步表征了页岩纵向非均质性条件下层内、层间开采诱导地应力动态演化规律。结果表明:多层合采时,水平井不同位置处的应力剖面演化规律不同,水平井中段近井处的层间水平应力差随时间减小,而端部的层间水平应力差随时间增大;随着生产进行,高渗层(砂岩)内有效最小水平主应力增大幅度和应力转向角度均大于低渗层(页岩);生产3年后,高渗层(砂岩)内最大应力转向角度达到79°。研究成果可为页岩油储层立体开发布井、压裂设计提供了理论支撑。

顶管施工模型试验系统研发与应用

针对顶管施工产生的施工扰动问题和现有模型试验设备的不足,研发对管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率能进行精确控制的室内顶管模型试验系统,并以海口给排水管网改扩建工程为背景,通过管线预埋的方式研究近间距顶管顶进对既有管道和地表竖向变形的影响。研究结果表明:研发的室内模型试验系统可以精确控制管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率,试验系统得到的数据正确可靠;顶管顶进时会对既有管道产生附加应力,但附加应力远小于围岩应力,实际现场中无需考虑附加应力对管片承载的影响;现场顶进施工需对机头的切削速率和顶进速率进行协同调控,且严格控制出土速率,从而实现对地表竖向变形的有效控制。可为今后现场平行顶管施工提供有效指导。

祁连山地震构造带沙层应力仪观测记录与地震活动初步分析

采用2008年在祁连山地震构造带上兰州观象台和嘉峪关中心台架设的两台沙层应力仪4年多的观测资料,分析了沙层应力记录的基本特征及其与地震活动的关系,初步探讨了沙层应力记录与强震孕育过程的关系。结果表明,沙层应力记录在一定程度上反应了地震孕育和发生过程中的一些应力变化信息,对于捕捉临震信息有一定的参考意义,但也存在较多不确定性,需要进一步分析判定。

戈壁风沙环境下钢结构涂装层与基体界面应力研究

为了分析戈壁地区风沙冲击作用下钢结构涂装层与基体界面的应力问题,以戈壁地区风沙特征为背景,基于研究涂层材料与基体界面应力的镜像点法,通过Dirichlet等值性原理和边界条件,建立了钢结构涂装层与基体界面应力的研究方法,研究了呈现空间分层异性的风沙粒子在高度、冲蚀角度和冲蚀速度的耦合条件下冲蚀涂层时界面应力的变化规律。结果表明:在西北戈壁地区的风沙特征下,钢结构涂装层与基体的界面应力在距地面1.5 m高度处最大,且1.5 m高度处界面应力最大值约为3.0 m和5.0 m高度处界面应力最大值的6倍和11倍。钢结构建筑物在1.5 m高度及以下的部分应采用底漆、中间漆和2道面漆的多层涂装体系,且第2道面漆应做加厚和光滑处理的涂装工艺。界面应力与沙粒粒径和冲击速度均成正相关。随距沙粒冲击点距离的逐渐增大,界面压应力和切应力均呈现先增大后减小的变化规律。在同一位置处,相同冲击速度下,界面压应力在冲击角度为75°~90°范围时较大,界面切应力在冲击角度为30°~45°范围时较大。

汉江雅口航运枢纽管袋砂过水围堰稳定性分析

雅口航运枢纽二期围堰是采用河砂填筑、管袋砂护坡、复合土工膜防渗、土工布反滤、丙纶布防冲的新型复合结构,过水条件下易诱发围堰失稳问题。以试验数据为支撑,从渗流、应力变形、稳定性角度分析复杂工况下围堰稳定安全性,对比土工布、丙纶布与管袋砂层间稳定性。结果表明:围堰过水对坡脚处渗透梯度影响明显,加固后可增强局部抗渗透破坏的能力;过水条件对围堰基坑侧边坡稳定最不利,加固后应力变形、整体稳定性满足规范要求;丙纶布与管袋界面摩擦作用小,存在层间滑动的可能,在丙纶布与管袋砂间布置土工布可有效提高层间稳定性。经2021秋季汉江特大洪水考验,围堰在挡、过水工况下均能稳定安全运行。

半刚性基层路面沥青砂应力吸收层材料组成设计

半刚性基层沥青路面已经成为了我国高速公路路面结构的主流模式,但是半刚性基层容易产生开裂,并逐步向面层扩展,形成反射裂缝。设置应力吸收层可以有效地减缓半刚性基层的反射裂缝。根据应力吸收层的功能特性,同时引入美国Superpave配合比设计思想,对应力吸收层混合料进行了配合比设计。

改性水玻璃加固细砂室内试验研究

为了探讨磷酸改性水玻璃对工程中细砂层加固的可行性和有效性,在合理确定改性水玻璃配合比的基础上,利用无侧限压力仪和直剪仪对加固砂样的应力应变关系及抗剪强度开展研究,分析改性水玻璃溶液对细砂层的加固效果和机理。试验结果表明:磷酸改性的水玻璃溶液对细砂具有明显加固作用,最优体积配合比为水∶磷酸∶水玻璃=13∶1∶3.3。每1 m^(3)改性水玻璃可固结素砂最大约4 m^(3)。固砂体的轴向抗压强度随时间增长呈现先增大后减小的趋势,无侧限抗压强度处于140 kPa~213 kPa范围,凝结时间为42 h时,抗压强度达到最大。较原状细砂,加固初期黏聚力可增加6 kPa~28 kPa,内摩擦角有所降低;随着凝结时间的增加,黏聚力逐渐减小而内摩擦角有所恢复。

低应变反射波法试桩局限性的两个实例

该文通过两个截然不同的实例,说明低应变反射波法试桩的准确性与测试对象及成桩过程有密切关系。反射波法虽然测试简单,波形识别分析也不困难,但过于依赖和相信其测试结果而忽略当时的实际情况,有时可能会造成误判。这是测试者应注意的问题。

复杂环境条件下深厚砂层基坑支护方案设计及监测

桩锚支护和复合土钉墙支护等是基坑支护的常用方案,从经济性和控制变形效果来看二者各有优缺点。通过工程实例,探讨了深厚砂层等复杂环境条件下既安全又经济的土钉墙与竖向微型桩、预应力锚杆等结合组成的基坑支护方案,并通过变形监测数据验证其支护效果。

典型地质静压管桩施工技术

主要论述在典型地质条件下,如压缩性较小的土岩层(如粗厚砂层)静压管桩的施工工艺和施工工法,并通过东莞樟木头加州阳光海岸花园二期静压管桩工程实例具体阐述以上论点,供同行借鉴参考。