单桩沉桩引起的初始超孔隙水压力及其消散的计算

阐述了有关超孔隙压力的研究现状,基于孔隙水压力相关理论和必要假定,给出了适于工程实际应用的动力沉桩超孔隙水压力时程消散模型,以及用于模型求解的非线性最小二乘迭代法。该模型能够有效模拟空间一点处超孔隙水压力的时程消散过程,模型将整个动力沉桩过程中超孔隙水压力的增加和其后超孔隙水压力的消散过程划分为3个区。该模型可用于预测动力沉桩后超孔隙压力消散到安全限值所需时间,为桩基础施工等提供有益指导。通过华能大庆电厂工程实例进行验证,该模型对于研究超孔隙水压力时程消散问题具有避免过多主、客观因素干扰,便于程序实现,计算过程清晰,结果明确的特点,适于工程实际应用。

通过对vesic、徐永福、王伟等人推导出的超孔隙水压力理论解的分析,发现这些理论解都存在一定的缺陷,在vesic和王伟推导出的理论解中,考虑土体的应变软化和圆孔扩张,结合henkel公式推导出修正后的超孔隙水压力理论解。结合工程实例进行比较验证,结果表明,修正后的理论值更符合工程实际情况,可为桩基工程提供设计和施工参数。

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。

静压管桩因其质量可靠和施工过程中具有无噪声、无振动、应力小等诸多优点被广泛用于工程中。但静压管桩属于部分挤土桩,在沉桩过程中,桩周土体不仅会产生较大位移,而且会在短时间内形成较高的水压力。有孔管桩通过在桩身开孔能使土中自由水流入管腔,从而减小局部土体位移,加速超孔隙水压力的消散并降低其最大值。本文利用圆孔扩张理论,通过理论公式和工程算例的对比分析,得出有孔管桩沉桩超孔隙水压力随径向距离的增大呈对数衰减,随沉桩速率的加快不断增大,随深度的加深呈递增趋势,随开孔孔径的加大逐渐减小。可对控制管桩挤土效应提供可靠的理论依据。

基于terzaghi-rendulic二维固结理论,将土体视为饱和弹性介质,采用保角变换的方法将含有圆环(隧道)的半无限空间区域映射为圆环域,建立衬砌在不透水的情况下隧道周围土体超孔隙水压力分布的控制方程。采用分离变量法对该控制方程进行求解,得到处于饱和弹性土体中隧道周围土体超孔隙水压力消散的解析解。结合算例分析不同隧道埋深的情况下隧道顶部及水平向超孔隙水压力随时间变化的情况,以及埋深一定时隧道上方土体超孔隙水压力的变化规律。研究结果表明:隧道埋深越深,周围土体中超孔隙水压力的消散速度越慢;在开始阶段超孔隙水压力消散速度较快,随着时间的推移消散速度逐渐减慢;隧道周围土体水平向超孔隙水压力的消散速度要比竖向的消散速度快;隧道上方土体距离隧道越近,超孔隙水压力的消散速度越快。

通过对桩基施工过程中实测资料的分析,探讨了沉桩时单桩周围土中产生的超孔隙水压力的大小、分布及影响范围,并与理论解进行了对比。还对桩-土界面处的超孔隙水压力进行了讨论。

饱和软土地基中桩基设计与沉桩引起的超孔隙水压力大小及其消散有密切关系。通过对挤土桩沉桩过程的理论研究和资料分析,探讨了沉桩时单桩与群桩周围土中产生的超孔隙水压力的大小、分布及影响范围。并对实测资料进行了对比和概述。

为研究高压旋喷桩施工引起孔隙水压力的变化规律,以某滨海区域一工程现场试验为基础,建立数值分析模型,对高压旋喷桩施工进行模拟.结果表明:不同深度处的土体孔隙水压力沿径向基本呈对数衰减,孔隙水压力沿深度大体上呈递减趋势,局部出现拐点,有覆土情况下的有限元计算值更接近实测数据,深层有限元计算方法得出的孔隙水压力的消散过程与实测数据拟合较好,且随着深度减小误差增大,随着注浆压力的增大,孔隙水压力也增加.

基于mohr-coulomb屈服准则,在考虑土体的内摩擦角φ的情况下,推导了盾构通过时引起的超孔隙水压力的公式并与φ=0的情况作了比较,表明φ值使得塑性区范围和超孔隙水压力值变大.塑性区的范围和塑性区内超孔隙水压力的主要影响因素是盾构土舱压力,但弹塑性区交界处的超孔隙水压力值为a6ccos∮(a为henkel系数,c为土的粘聚力),与土舱压力无关.以上海地铁10号线同济大学站—国权路站区间隧道为实例,对此进行现场监测,结果显示解析解与实测值吻合较好;提出开孔释放超孔隙水压力对策,经实践检验非常有效.

基于静压群桩模型试验,运用孔压计分别量测了单桩、群桩沉桩后的超孔隙水压力,通过量测结果表明:单桩时,随着径向距离的增加,超孔隙水压力是不断减小的;群桩压入后,超孔隙水压力在桩身范围内是随着深度的增加而不断增加的;由于压桩顺序的影响,当桩压入与测点较近时,则该测点处的超孔压值会猛然上升。

排水粉喷桩—2d工法即粉喷桩联合塑料排水板软基处理工法,在施工工艺上有独特之处。文章通过引入等效水头的原理,利用自由井的理论,推导了粉喷桩体施工结束后,在塑料排水板的作用下,桩周土体超静孔隙水压力随时间的消散规律。现场试验结果与理论计算结果基本一致,证明其理论计算能够用于实际工程。

采用室内模型试验方法,通过在软土中静力压入无孔管桩和6种不同布孔方式的有孔管桩,分别对其沉桩时引起的超孔隙水压力进行了监测和分析,获得了各种管桩静压沉桩时超孔隙水压力随深度、径向距离和开孔的分布位置变化的规律。通过对比分析,得出按照星状布孔的方式在桩壁开孔是桩壁开孔位置的最优分布方式,有利于减小沉桩挤土效应,对促进有孔管桩技术工程应用有一定的指导价值。

采用室内模型试验方法,通过在软土中静力压入无孔管桩和6种不同布孔方式的有孔管桩,分别对其沉桩时引起的超孔隙水压力进行了监测和分析,获得了各种管桩静压沉桩时超孔隙水压力随深度、径向距离和开孔的分布位置变化的规律。通过对比分析,得出按照星状布孔的方式在桩壁开孔是桩壁开孔位置的最优分布方式,有利于减小沉桩挤土效应,对促进有孔管桩技术工程应用有一定的指导价值。

盾构施工会对周围土体产生扰动,形成超孔隙水压力,引起工后固结沉降。运用应力释放理论推导与衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力计算公式。假定扰动范围边界呈圆弧状,确定初始超孔隙水压力的分布范围;同时运用应力传递理论,推导分布范围内任一点土体的初始超孔隙水压力计算公式。通过对实测资料的分析可知,计算值与实测值吻合较好。算例分析表明,与衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力呈近似圆形(顶部小、底部大);随着到衬砌的径向距离增加,土体初始超孔隙水压力呈凹曲线形状;隧道底部的等值线最密,即变化最快;隧道顶部上方土体、不同深度处土体初始超孔隙水压力,以隧道轴线处为最大,呈现类似peck曲线形状。

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ko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.

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。

根据控制沉降设计理论,采用疏化桩间距的方法,在某高速公路深厚软基处理中设计并使用了带帽ptc管桩。本文探讨了ptc管桩在高速公路深厚软土地基处理中的适用性,介绍了ptc管桩的施工工艺及技术要求,现场监测了ptc管桩静压桩施工过程中产生的超孔隙水压力,并对监测数据进行了分析。为避免静压桩过程产生超孔隙水压力对周围环境的不良影响,提出了消除超孔隙水压力的一些措施,同时应用辩证观点,分析了可利用超孔隙水压力消散的有利条件,达到深厚软基二次固结处理的目的。

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ko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。

层状土体固结中孔隙水压力消散规律的研究——基于biot固结理论，采用状态变量法研究了层状饱和多孔介质轴对称固结问题。通过引入状态变量，laplace-hankel变换和矩阵理论提出了层状饱和多孔介质biot轴对称固结问题状态变量法的一般解析表达式，并利用该解析解对...

孔隙水压力是影响软土地基中桩基设计和施工的重要因素,文中讨论了单桩施工时对孔隙水压力的影响规律和影响范围,这些结果可为进一步的理论研究和机理探讨积累资料和经验。

通过对挤土桩桩基施工过程中实测资料的分析和理论研究,认为群桩施工时的超孔隙水压力与单桩情况下的不同.虽然群桩的影响因素更为复杂,但在各桩施工时的相互影响和“水裂”作用的限制下,孔隙水压力值仍会趋于稳定.为此对饱和软土中桩群范围内超孔隙水压力的产生、分布和变化趋势进行了探讨,对桩群外超孔隙水压力的分布规律和影响范围也进行了讨论.

依托江苏某省道软基处理工程对桩周土压力和超孔隙水压力进行现场测试。测试结果表明:粉喷桩施工过程中桩周土体同步产生较大超静孔隙水压力和土压力,随离桩距离增大而减小;施工完成后1小时内超孔隙水压力基本消散完毕;粉喷桩施工速度越快,土体中产生的超孔压越大;超孔压朝着施工方向累积,背着施工方向表现出遮蔽现象;跳打施工比顺序施工所产生的超孔压要小。通过改进施工速度、顺序、方向以及桩间距能有效地减小粉喷桩施工引起的超孔隙水压力。