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

软粘土层深厚的地区进行预制桩沉桩施工将产生超静孔隙水压力的累积,过高的超静孔隙水压力会使周围土体及建筑、地下管线等产生较大的变位,甚至产生破坏。结合实际工程,介绍了沉桩施工所引起超静孔隙水压力变化的原型试验。试验表明,单桩沉桩显著影响范围可达15m,沉桩引起的超静孔隙水压力水平可以达到甚至超过上覆有效土压力,并出现两个不同的相对稳定水平阶段。

基坑开挖孔隙水压力变化规律试验研究——讨论了基坑开挖及降水过程中，基坑周围土体孔隙水压力的变化过程，根据现场量测数据进行了分段线性拟合，得到了土体中孔隙水压力的变化规律。并对基坑周围土体孔隙水压力的变化机理及过程进行了分析。

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。

假定土体为饱和多孔黏弹性介质,采用burgers四元件流变模型来描述,结合建立在terzaghi-rendulic固结理论基础上的固结-流变耦合模型,采用复变函数解法,利用复变量将原平面上的研究域保角映射到像平面上的圆环域内,在像平面上求解以超静孔隙水压力为变量的控制方程,进而得到原平面域上软土盾构隧道的超静孔隙水压力的解析表达式。并在此基础上,研究了衬砌排水边界条件下盾构隧道的孔隙水压力问题以及土体特性对孔隙水压力的影响。

在深厚软土地区采用锤击法进行预应力管桩施工,由于土体受到剧烈扰动及软土较差的渗透性,会在桩周软土中产生很高的超静孔隙水压力。通过对现场实测超静孔隙水压力资料的分析和整理,探讨增强型离心桩施工产生的超静孔隙水压力在径向及深度上的分布规律,研究单桩施工不同时刻超静孔隙水压力变化规律。分析结果表明:单桩的沉桩显著影响范围为17.5倍桩径,超静孔隙压力的峰值并不一定出现在末节管桩施工结束后,另外,增强型离心桩单桩施工产生的超静孔隙水压力比普通的预应力管桩产生的超静孔隙水压力消散得快,在施工结束4h后,可以消散70%～80%。

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。

管桩沉桩过程中孔隙水压力的产生与消散过程对桩承载力变化分析具有重要意义,在饱和软粘土中孔隙水压力消散比例与桩的承载力提高比例是同步的,研究沉桩前后孔隙水压力的变化对工程实践很有帮助。本文综述前人研究的工作成果并在此基础上,采用多种方法对工程算例进行计算并对结果和影响因素等进行分析,提出各种理论的差异以及工程应用的一些建议。

文章通过某试验段cfg单桩及群桩施工过程中桩周软土孔隙水压力的监测,分析了单桩和群桩施工引起的超静孔隙水压力累积及消散过程,对比了两者的一些相同点及不同点。分析认为,群桩施工过程产生的超静孔隙水压力不是各单桩对桩周软土影响的简单叠加,而是各单桩施工综合影响的结果,期间伴随着超静孔压的不断累积和不断消散,群桩超静孔压的这种反复累积消散的叠加效应将对桩周淤泥质软土产生很大的扰动。

为了研究软土地基正常固结饱和粘性土孔隙水压力性状,利用重塑饱和粘性土探讨了固结不排水三轴试验中孔隙水压力表达式,由有效路径唯一性提出了一个适于不同总应力路径的孔隙水压力方程,反映了土的非线性应力应变特性。

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15m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。

xx有限责任公司 【基坑孔隙水压力监测】 作业指导书 文件版号：2014年版副本控制：(不)受控类 编写人：编号： 审核人：分发号： 批准人：持有人: 2014年11月10日 2 xx有限责任公司 作业指导书 文件编号： 第a版第0次修改 修订页 第1页共1页 生效日期：2014年12月10日 修改记录 版号章节号 修订 次数 修订内容批准人日期 3 xx有限责任公司 作业指导书 文件编号： 第a版第0次修改 基坑孔隙水压力监测 第1页共10页 生效日期：2014年12月10日 1.目的 孔隙水压力变化是土体应力状态发生变化的先兆，依据基坑设计、施工工艺及监测区域水文 地质特点，通过预埋孔隙水压力传感器，利用测读仪器（频率读数仪）定期测读预埋传感器读 数，并换算获得孔隙水压力随

我们把淤泥、淤泥质土以及坦然强度低、压缩性高、透水性小的一半粘性土统称为软土.这类土具有孔隙比高、压缩性强、灵敏性高以及强度低的特点,在这类土质的地区进行桩基施工有着一定的难度.在本文中,作者首先对饱和软土的结构特点进行分析,然后对沉桩引起孔隙水压力变化的机理进行阐述,最后提出沉桩引起的超孔隙水压力监测模式.

地下水与孔隙水压力——1地下水的赋存和静水压力　　2渗流、渗透力和渗透破坏　　3超静水压力　　4地下水与工程　　

地下水与孔隙水压力——1地下水的赋存和静水压力　　2渗流、渗透力和渗透破坏　　3超静水压力　　4地下水与工程　　

软土地区桩基施工产生的挤土效应会严重影响成桩质量,孔隙水压力监测作为一种重要的监测手段对于信息化指导桩基施工意义重大,但目前的孔压监测标准由于未全面地考虑土性的影响,尤其是饱和软粘土中结合水的性质和土体自身强度,故在工程实践中的应用效果不甚理想。本文将强结合水视作土体骨架的一部分,对软土中上覆有效应力的计算模式进行了修正,提出了以单桩沉桩引起桩周土超孔隙水压力理论公式为基础的孔压监测标准,较好地反映了控制沉桩速率和调整打桩区域对孔压变化规律的影响。

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。

测量专业作业指导书 孔隙水压力监测实施细则 文件编号： 版本号： 分发号： 编制： 批准： 生效日期： 孔隙水压力监测实施细则 1．目的 为使测试人员在做检测时有章可循，并使其操作合乎规范。 2．适用范围 适用于孔隙水压力监测。 3．检测内容 通过在受力面埋设孔隙水压力计，对基坑孔隙水压力变化进行量测。 4．检测依据 《建筑基坑工程监测技术规范》（gb50497—2009）； 《孔隙水压力测试规程》（cecs55:93）。 5．主要仪器设备 5.1频率读数仪； 5.2孔隙水压力计：孔隙水压力计的量程宜为设计值的2倍，分辩率（%f·s）不宜低于 0.2%f·s，精度不宜低于0.5%f·s。 6.检测条件 6.1气温应在-5℃~+45℃； 6.2相对湿度30%~85%。 7.检测前的准备 7.1检测仪器和计量器具必须满足精度、等级要求，并应有计量部门定期

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。

基于圆孔扩张理论,从空间角度（径向距离r和深度z）对有孔管桩沉桩过程产生的超孔隙水压力进行了分析,得到静压有孔管桩的超孔隙水压力空间解析解。通过理论计算和数值模拟的对比,验证得到：同一深度处,静压有孔管桩的超孔隙水压力会随径向距离的增大而减小;相同径向距离处,超孔压随深度的增加而增大。研究结果能为有孔管桩技术设计、开发及工程应用研究提供可靠的依据。

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。