MMP桩湿喷法施工引起路基超孔压和位移的数值模拟
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桩周及下卧土层中超静孔压消散的数值模拟姚建雄;高子坤【摘要】通过分析单桩成桩后,桩周土体固结渗流的边界条件和初始条件,建立了饱和黏土中单桩桩周及下卧横观各向同性土体的空间轴对称固结问题的定解条件,应用数值理论建立相应定解问题的有限元程序,对桩周及下卧土层中压桩挤土造成的孔压消散的时空变化规律进行模拟研究.结果表明:下卧土层的渗透特性对桩周土体的孔压消散没有明显影响,研究结果对精确分析压桩挤土对桩基础承载力及周围环境影响的时空特点具有理论意义和现实意义.%The temporal and spatial variation of seepage is studied in saturated soil around sunkpile.Considering the initial distribution and boundary condition of excess pore water pressure caused by setting pile,the numerical solutions can be obtained and studied in a simulated way by using the method of establishing the FEM procedures.The result shows that dissipation of pore pressure is not much affected by the variation of permeability of subsoil and has theoretical and practical significance for more accurate analysis of temporal and spatial variation of bearing capacity of pile foundation and environmental influence due to pile squeezing.【期刊名称】《平顶山学院学报》【年(卷),期】2011(026)005【总页数】5页(P48-51,74)【关键词】固结理论;孔压消散;数值模拟;时空变化【作者】姚建雄;高子坤【作者单位】中南大学,湖南长沙410083;福建工程学院,福建福州350108;中南大学,湖南长沙410083;莆田学院,福建莆田351100【正文语种】中文【中图分类】TU4730 引言预制桩压入过程对周围环境的挤土破坏及成桩后其承载力随时间而变化的现象很早就被人们发现.胡中雄[1]和童建国[2]对饱和黏土中的桩基进行了观测、试验和分析,认为桩的竖向极限承载力随时间的增长而增长,总的变化规律是初始增长速度快,随后逐渐变缓,并趋于某一极限值.显然,饱和黏土中孔压消散的时空特性是产生该现象的主要原因.同时,孔压消散的速度和渗流方向也决定了压桩对周围环境和地下建(构)筑物的破坏的可能性和持续的时间的长度或破坏的程度,所以有必要深入研究桩周土体的固结渗流规律.姚笑青[3]分析了桩间土中超孔隙水压力的分布及大小,建立了桩间土再固结模型,用三维固结理论编制了差分计算程序,并将计算的桩间土固结度增长与实测桩承载力的增长进行了对比,两者的后期增长率吻合较好,表明可由桩间土固结度的增长来预估桩承载力的增长,但该研究未明确考虑下卧土层的影响.唐世栋等[4]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,并与其他研究结果进行了对比.宰金珉等[5]引入时间、深度参数,分析饱和软土中静压桩单桩沉桩引起的超静孔隙水压力,给出了超静孔隙水压力及其消散的准三维解析解,进而获得了考虑时间效应的单桩承载力的解析解.唐世栋、李阳[6]把桩侧土的固结简化为轴对称平面应变问题,考虑沉桩引起的超孔隙水压力的初始分布和边界条件,通过级数展开的形式对其进行求解,得到一维问题的级数解答.考虑到桩周及下卧土层固结渗流的空间特性,笔者分析单桩成桩后,桩周土体固结渗流的边界条件和初始条件,建立了饱和黏土中单桩桩周及下卧横观各向同性土体的空间轴对称固结问题的定解条件,应用数值理论编制相应定解问题的有限元程序,对桩周及下卧土层中压桩挤土造成的孔压消散的时空变化规律进行模拟研究.1 定解条件和有限元模型的建立根据文献[7],土体固结渗流的空间轴对称问题的基本微分方程为:为便于计算机编程并考虑土性参数的分层设置要求,将基本微分方程重新表述为式(1).式中:ui,Chi,Cvi(i=1,2)分别表示超静孔压、水平向固结系数和竖直向固结系数,其中:i=1表示桩周土,i=2表示下卧土层;r,z为空间轴对称问题的径向坐标和竖直向坐标;Chi,Cvi用下式计算:其中:v,kh,kv,mv,γw分别为土的泊松比、水平向及竖直向渗透系数、体积压缩系数和水的容重.对于单桩问题,假设桩体为圆柱形,桩土作用边界为径向隔水边界,桩基础下卧土层的下层面为竖直向隔水边界,地面为自由排水面,可得固结问题的边界条件、初始条件和连续性条件,见图1.图1 FEM计算模型边界条件:式中:rw为桩孔壁的半径;re为成桩后初始超静孔隙水压力影响半径;H1、H2分别为桩长和下卧土层厚度.初始条件:由于没有足够的初始孔隙应力的现场测试资料,笔者拟根据文献[5]假设桩周土体初始超静孔隙水压力分布如式(4):式中为桩周土的塑性区半径;φ,ca,A为桩土界面处的摩擦角、黏聚力和Skempton孔压参数; μ为土的泊松比;E为土的弹性模量;cu为土的不排水剪切强度.连续性条件:上下层土体的界面上需满足连续性条件,即接触面上的任意点任意时刻都有等式:式(5)表示界面上超静孔压连续和垂直向渗流的流速相等.根据上述定解条件和研究区域建立图1所示的有限元计算模型,并编制该问题的计算程序对压桩挤土造成的超静孔压消散规律进行数值模拟研究(具体分析见工程实例计算结果及分析).2 工程实例浙江省某电厂的试桩用桩[5,8]为一45 cm × 45 cm的预制混凝土方桩,入土深度30.9 m.在打桩后第10、19、31、61,91天各进行一次桩基承载力试验.以第91天的实测承载力值近似取做桩的最终承载力,即可认为此时桩周及下卧土层中超静孔隙水压力已经完全消散.式(4)所示的初始超静孔压计算参数取值如下:E=10.5 MPa;φ=23°;ca=11 kPa;cu=20 kPa;μ=0.25;A=0.85;γ=18.0 kN/m2;取沉桩造成的超静孔隙水压力的影响范围相对于桩的直径的倍数为[5]a=20.桩周土固结系数:Cv1=Ch1=C1=0.27 m2/d;下卧土层固结系数C2分3种情况,对应图2~7中的(a)、(b)、(c)3种情况.几何参数:H1=30.4 m,H2=25 m,桩尖进入下卧土层0.5 m;对于方桩,计算时等效半径取rw==0.253 9 m.根据上述定解条件式(1)~(5)和有限元模型图1编制FEM数值仿真计算程序,计算可得图2~7,图中箭头表示渗流方向,箭头长短表示渗流速度,箭头越长渗流速度越大;图中同时绘出超静孔压等值线以及孔压和灰度对应关系色棒,单位为kPa.图2 成桩15 d后渗流速度和孔压分布图3 成桩30 d后渗流速度和孔压分布图4 成桩45 d后渗流速度和孔压分布由图2~7分析可得下述结论:1)沉桩结束后90 d时,不管下卧土层的渗流特性如何,桩周土体中超静孔压分布都已趋于0 kPa,这与试桩资料描述的情况是相符的;2)桩周土超静孔压消散和下卧土层的固结渗流特性关系不大.由图6~7明显看出,75 d后针对图中的(a)、(b)、(c)3种情况,桩周土超孔压都已经降到20 kPa以下,而与下卧土层的渗透系数关系不大.根据笔者的计算结果,对于摩擦型桩,仅考虑桩周土体孔压消散或固结度对承载力时间效应的影响,即不考虑下卧土层的固结度或认为下卧土层为隔水层的假设是比较合理的;图5 成桩60 d后渗流速度和孔压分布3)下卧土层的超静孔压消散与桩周土体的渗透特性或孔压消散程度没有必然联系,即即使桩周土体超静孔压已接近0,对于渗透系数较小的下卧土层仍将在较长时间内保持较大孔压.这个现象也说明在特定情况下,深层超静孔隙水压力对地下建(构)筑物的破坏能力将更强、更持久;图6 成桩75 d后渗流速度和孔压分布图7 成桩90 d后渗流速度和孔压分布4)计算结果还表明,当上下土层的渗流特性相近或相同时,界面处的水力梯度是连续的.反之,当渗透特性相差较大时,在土层界面处的水力梯度不连续,具体区别见图2~7的(a)和(b).3 结论笔者建立了饱和黏土中单桩桩周及下卧横观各向同性土体的空间轴对称固结问题的定解条件,应用数值理论建立相应定解问题的有限元程序,对桩周及下卧土层中压桩挤土造成的孔压消散的时空变化规律进行模拟研究.得到下述结论:1)下卧土层的固结渗流特性对桩周土超静孔压消散没有较大的影响;2)下卧土层中超静孔隙水压力对地下建(构)筑物的破坏能力更强、更持久;3)当桩周土与下卧土层的渗流特性相近或相同时,界面处的水力梯度是连续的.反之,在土层界面处的水力梯度不连续;4)研究结果可用于压桩挤土造成的环境破坏程度预测和饱和黏土中桩基础承载力时效计算分析.参考文献:[1]胡中雄.饱和软黏土中单桩承载力随时间的增长[J].岩土工程学报,1985,16(3):58-61.[2]童建国.单桩承载力时间效应的试验分析[C]//浙江省第5届土力学及基础工程学术讨论会论文集.杭州:浙江大学出版社,1992:65-69.[3]姚笑青.桩间土的再固结与桩承载力的时效[J].上海铁道大学学报:自然科学版,1997,18(4):91-94.[4]唐世栋,何连生,傅纵.软土地基中单桩施工引起的超孔隙水压力[J].岩土力学,2002,23(6):725-729.[5]宰金珉,王伟,王旭东,等.静压桩引起的超孔隙水压力及单桩极限承载力预测[J].工业建筑,2004,34(8): 33-35.[6]唐世栋,李阳.饱和土地基中桩周土固结模式的分析及其级数解[J].勘察科学技术,2005(3):3-6.[7]赵维炳,施建勇.软土固结与流变[M].南京:河海大学出版社,1996. [8]王伟,宰金珉,王旭东.考虑时间效应的预制桩单桩承载力解析解[J].南京工业大学学报,2003,25(5):13-16.。
盾构隧道施工引起地基土超孔压特性模拟分析0引言在盾构推进施工过程中,作用在开挖面上的土仓压力、盾尾处的注浆压力等均会使土体中产生超孔压,而随着盾构机的远离,超孔压又会缓慢消散。
这一过程不仅导致土体强度降低,也使盾构施工引起的土体变形复杂。
特别在软土地区,盾构施工完成后的固结沉降常常较大且持续时间较长。
如新加坡某盾构隧道由固结引起的沉降占总沉降比值高达90%。
尽管超孔压的产生会对工程带来不利影响,但由于施工过程复杂,目前对超孔压的分布规律及特性研究较少,理论分析也不完善。
国内外关于盾构施工在周围土层中产生超孔压的研究方法主要有现场实测、理论分析和数值模拟等。
由于现场条件复杂,难以判断引起超孔压变化的主要原因以及各因素对超孔压变化的影响,且可能出现设备失灵的问题。
如文献[2]对台北某隧道进行孔隙水压力测试,盾构机脱出时孔压计出现过短暂的失灵,盾构空隙产生的效果未捕捉到。
此外,现有的实测资料仍较少;而现有的理论分析主要对模型进行简化,做出一定的假设,不能反映盾构施工过程的影响,目前用现有理论对超孔压进行较准确预测还有一定难度。
由于盾构施工过程及超孔压的复杂性,目前已有的数值模拟结果与实际仍不太符合。
这些模拟方法或者是忽略了盾构机、盾尾空隙和注浆压力的模拟,或者是对正面推力、注浆压力模拟不够准确,只是简单地以均布荷载表示,并且绝大多数模拟都没有考虑浆液性质的变化。
本文考虑盾构机、盾尾空隙的影响,并对正面推力和注浆进行精细化模拟,以探索更能符合盾构施工过程的超孔压数值模拟方法,并得到盾构施工引起的周边土体超孔压变化特性及规律。
1盾构施工的有限元模拟方法及可靠性验证1.1模拟方法利用Plaxis3D有限元软件中的biot固结理论计算超孔压的产生与消散,盾构机的施工过程模拟考虑了盾构机、正面推力的大小及分布方式、盾尾空隙、同步注浆浆液性质随时间的变化及分布方式等。
具体的模拟方法如下所述。
盾构机采用实体盾壳单元模拟,将盾构机的重量折算到盾壳上,盾壳厚度为50mm,用各向同性的板单元模拟,重度=120kN/m3,弹性模量E=23106kN/m2,盾构机直径为6340mm。
湿喷桩施工工艺及质量控制湿喷桩作为一种重要的地基处理技术,在土木工程中得到广泛应用。
本文将就湿喷桩施工工艺和质量控制方面进行探讨。
一、湿喷桩施工工艺1. 湿喷桩材料的准备湿喷桩所需的材料主要包括水泥、砂、碎石和水。
在施工前,需要对这些材料进行充分的准备和检查,确保其质量满足要求。
水泥应选用符合标准的硅酸盐水泥,砂和碎石应选择合适的粒径和洁净度。
2. 地基处理与预处理在湿喷桩施工前,需要对地基进行必要的处理与预处理工作。
包括清理地表的杂物、碎石或淤泥,清理地下管道、电缆等障碍物,平整地表等。
对于软弱地基,可以进行预处理,如加固、加密等。
3. 测量与定位湿喷桩施工前需要进行精确的测量与定位工作。
通过测量确定桩位、桩长和桩直径等参数,确定施工草图。
4. 湿喷桩施工工艺湿喷桩施工过程中,首先需要在桩位上挖掘一定的孔洞,然后在孔洞内喷入混合物。
混合物应具有适当的流动性和黏结性,保证均匀喷浆。
喷浆时应控制混合物的流量和压力,确保喷浆质量。
施工时需控制方向、深度和速度等参数。
施工结束后,进行现场整理,防止浆料流失和泥浆堆积。
二、湿喷桩质量控制1. 材料质量控制湿喷桩施工中使用的水泥、砂、碎石等材料应符合相关标准,经质量检测合格后方可使用。
监测材料的存储和搬运过程,防止受潮、污染等情况发生。
2. 施工工艺控制湿喷桩施工过程中需要严格控制施工工艺,确保混合物的流量、压力、流动性和黏结性等参数符合设计要求。
定期检测施工设备的工作状态,及时发现问题并进行维修与调整。
3. 施工质量控制在施工过程中,应定期对湿喷桩的质量进行检测与评估。
通过检测桩长、桩直径、桩身位移等指标,判断桩的质量是否符合要求。
对于不合格的湿喷桩,应及时采取措施进行修复或更换。
4. 施工现场管理与安全控制湿喷桩施工现场应建立严格的管理制度,确保施工过程的安全与顺利。
加强现场安全培训,强化安全意识,提供必要的安全防护装备。
规范施工人员的行为,并设置必要的警示标志和安全警示设施。
山区公路孔隙水压力作用下高边坡稳定性数值模拟摘要:针对高边坡稳定性这一工程难题,本文针对考虑孔隙水压力作用下的高边坡渗流稳定性进行分析,利用有限差分强度折减法,计算分析边坡的位移、应力、以及滑移面分布情况,并得到边坡的稳定系数,藉此分析渗流情况下的高边坡稳定性。
研究表明:在孔隙水压力和土体自重作用下,随着边坡高度的增加,边坡的稳定系数逐渐降低,边坡更容易引起剪切破坏;水平和竖向最大位移也逐渐增大,分别发生在坡体临近临空面且靠近坡脚处和发生在坡脚处。
边坡主应力分布规律为由下至上、由坡内向坡外逐渐减小,并在坡脚位置及地下水位面附近存在较低的应力区。
不同边坡高度时边坡塑性区主要分布于边坡坡脚处,由于该处应力较为集中,造成土体达到屈服状态,随着边坡高度增加,塑性区分布区域逐渐增大,对此处的面和点需加强防护。
关键词:孔隙水压力;高边坡稳定性;安全因数;FLAC中图分类号TU 416.1文献标识码 A0 引言随着国家经济的高速发展,铁路、公路工程建设向山区挺进,开挖切坡形成大量的路堑高边坡,且高度越来越大,边坡变形破坏失稳或滑坡更多,给人民生命财产造成重大损失[1-2]。
水是影响边坡稳定性的重要因素之一,边坡浸水后浸水部分土体受到孔隙水压力作用,土体的天然重度变为浮重度,导致边坡稳定性发生改变[3-5]。
尽管他们所采用的方法获得了正确的数值解,但是孔隙水压力导致系统内能耗散减少的物理意义值得商酌。
殷建华等采用一种结合刚体有限元与极限分析上限法来求解边坡稳定性问题的新方法[6]。
王均星等建立了求解孔隙水压力条件下土坡稳定性的有限元塑性极限分析线性规划数学模型,求出安全系数的下限解及其对应的应力场[8-9]。
本文针对考虑孔隙水压力作用下的高边坡渗流稳定性进行分析,利用有限差分强度折减法,计算分析边坡的位移、应力、以及滑移面分布情况,并得到边坡的稳定系数,藉此分析渗流情况下的高边坡稳定性。
1 孔隙水压力高边坡稳定性模型1.1 模型的建立利用有限差分软件FLAC3D建立起高度H分别为25m、30m、40m的边坡计算模型如图1所示。
湿喷桩施工技术方案一、工程概况本标段软基处理中的湿喷桩共有30144根,总长度为363296米。
用于处理涵洞、通道地基以提高地基承载力,桥头过渡段、河塘以及一般路段软弱地基的加固。
二、材料要求湿喷桩除固化剂采用水泥浆液外,还应根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节省水泥等性能的外加剂(石膏兼有缓凝和早强的作用,掺入量的2.0%~3.0%)。
湿喷桩桩径50cm,设计水泥用量50~55kg/m。
水泥浆液搅拌的均匀和水泥的活化。
水泥比(水泥浆)的配置应根据试桩的参数定(一般为0.5左右),浆液进入喷浆池中必须随时搅拌以保证浆液不离析。
施工结束时,水泥浆液必须全部用完。
质量检验在成桩7天内用轻便触探器进行桩身质量检查,根据钻进速度判定桩身强度,当桩身质量有怀疑时,可采用钻孔取芯做抗压强度实验的方法进行检验。
三、施工工艺1、进行湿喷桩施工的场地,事先应整平,整平高程见设计图表,必须清除地面以下的一切障碍物(包括石块、树根和垃圾等),准确地进行桩位放样,场地低洼或水塘地段应先排水清淤后回填素土(不得回填杂填土)至整平高程。
2、湿喷桩施工机械应配有电脑记录并打印喷浆量设备。
3、湿喷桩施工操作步骤如下:a.湿喷桩机械就位;b.预拌下钻,速度≤1.0m/min;c.到达硬层后提前喷浆,间歇一定时间再提升钻具,速度≤0.8m/min,确保底部有足够的灰量;d.喷浆搅拌提升至离整平高程0.3m(或规定标高)处停喷;e.重复搅拌下沉;f.重复搅拌提升,直至离整平高程0.3m,然后回填水泥土至整平高程。
g.当复搅拌发生空洞或意外事故(如停电、灰管堵塞等)影响桩身质量,钻具提升后应立即回填素土,进行重新喷浆复搅,在12小时内补救,搭接长度不小于1.0m;h.关闭搅拌机械;i.移位;j.回填石灰处治土或砂垫层并压实。
4、几个允许偏差值a.水泥用量的误差不得大于1%;b.为保证搅拌桩的垂直度,应注意起吊设备的平整和导向架对地面的垂直度,垂直度偏差不得大于1.5%;c.桩位偏差不得大于5cm;深度误差不得大于5cm;d.搅拌机下沉或提升的时间应有专人记录,时间误差不得大于5秒;e.成桩七天后,应进行开挖检查,观测桩体成型情况及搅拌均匀程度,检查频率为2%,但最小不得少于2根;f.成桩28天后进行钻孔抽芯检验,检测频率为千分之五,同时每个段落不少于2根,对于28天的抗压强度和标准贯入度试验,要求按苏高技(2001)145号文规定执行,桩身无侧限抗压强度(90天龄期)不低于1.2Mpa;四、注意事项a.桩机的必须配置喷入计量装置,严禁无喷入计量装置的桩机使用,并记录水泥的瞬时喷入量。
浅谈湿喷桩处理软土地基技术作者:马玉迪等来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》 2014年第10期马玉迪赵梅琳(江苏省交通科学研究院股份有限公司)摘要:湿喷桩是近年来进行软土地基处理的一种有效方法。
现结合苏州市吴中区某标合同段施工中,采用湿喷桩加固软土地基的实际施工情况,介绍了湿喷桩加固软基的原理及其施工工艺、质量控制,并针对工程中所存在的问题提出有效方法,使其达到设计规范的要求。
关键词:软基处理湿喷桩施工工艺质量控制有效方法0 引言在对软土进行处理时,温愤桩比较适用,并且效果显著,软土经该方法处理后即可投入使用。
湿喷桩的成桩质量在一定程度上影响着土质条件、水泥掺入量等。
在施工现场,由于工程地质条件复杂、前期准备工作不足等,使得成桩质量的稳定性受到严重影响。
1 湿喷桩加固原理通过湿喷桩对软土地基进行加固的过程中,实际上就是利用水泥对土进行加固,也就是通过机械对软土与水泥浆进行深层搅拌,进而发生物理化学反应,进一步形成相应的复合地基。
2 施工工艺采用湿喷桩进行施工时,先对区域四面的桩进行施工,进而构建一个封闭的区域,然后从四周逐渐往中心施工,进而在一定程度上有利于确保整体的成桩质量,同时提升软基处理效果。
2.1 场地整平和施工测量放样。
根据施工图设计提供的原地面整平高程,用推土机对原地面进行推平整理,并用压路机进行碾压,确保压实度不小于90%。
然后根据桩位布置图对每根桩进行放样处理,同时用竹签进行标定,并且用石灰进行明示,与设计相比,其桩位布置的偏差要控制在5cm。
2.2 钻机定位:湿喷桩机移至施工段落就位,将搅拌机钻头准确落在桩位上。
2.3 预搅下钻:当搅拌机就位后,需要启动搅拌机电机,待转速正常后,切土与下沉同时进行,搅拌轴的转速、下钻的速度分别控制在30-50 转/ 分钟和1.0m/min。
2.4 上提喷浆搅拌:搅拌机钻到设计深度后,启动挤压式灰浆泵,喷水泥时,需要对喷浆标高、停浆标高进行严格的控制,在喷浆过程中不得中断,进而在一定程度上确保桩体的长度,同时需要对送浆长度等因素进行综合考虑,进一步对送浆的时间进行控制。
第27卷第8期岩石力学与工程学报V ol.27 No.8 2008年8月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug.,2008压桩过程中静压桩挤土位移的动态模拟和实测对比研究罗战友1,2,夏建中1,龚晓南2,朱向荣2(1. 浙江科技学院岩土工程研究所,浙江杭州 310023;2. 浙江大学岩土工程研究所,浙江杭州 310027)摘要:圆孔扩张法及应变路径法由于土体的大变形和桩土界面摩擦接触问题而难以模拟动态的压桩过程,数值模拟法能够考虑到土体的本构关系、大变形和桩土的相互作用等诸多因素的影响,因而在静压桩挤土效应方面得到了广泛的应用。
采用合适的土体屈服准则及有限变形理论,通过在桩土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了能够实现动态压桩过程的有限元模型。
利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的水平及竖向挤土位移场,讨论了动态压桩过程对沉桩挤土位移场的影响,并和现场实测进行了对比。
研究结果表明,挤土位移场动态模拟结果与实测值相一致,且能反映土性的变化情况;在动态压桩过程中,水平向的挤土位移随着压桩深度的增加而增大,竖向挤土位移随着压桩深度的增加浅层土体表现为隆起增加,而深层土体表现为下沉量增加。
挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应,因此在压桩过程中要给以足够的重视。
关键词:桩基工程;静压桩;挤土位移;动态过程;数值模拟;现场试验中图分类号:TU 473;O 241 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2008)08–1709–06 COMPARATIVE STUDY OF DYNAMIC SIMULATION FOR COMPACTING DISPLACEMENT OF JACKED PILE AND IN-SITU TESTLUO Zhanyou1,2,XIA Jianzhong1,GONG Xiaonan2,ZHU Xiangrong2(1. Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou,Zhejiang310023,China;2. Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang310027,China)Abstract:Due to soil large deformation and friction between pile and soil,cavity expansion method and strain path method can not simulate the dynamic penetration process of jacked pile;but finite element method has been widely used in the penetration process,solving the soil constitutive relationship,large deformation and interaction between pile and soil. An appropriate finite element model is given that accords with the actual process of jacked pile. This model adopts the rational constitutive model of soil and finite deformation theory. Through pile-soil interaction and displacement loading on pile top,the dynamic pile-sinking process is simulated. Horizontal and vertical displacement fields are studied through the finite element model. The effects of displacement fields caused by dynamic pile-sinking procedure are discussed;and moreover,the simulation results are compared with field test. The results show that compacting displacements are in accord with measured results;and further,change of compacting displacement can reflect the change of soil characteristic. During the installation of jacked pile,the收稿日期:2008–02–28;修回日期:2008–06–02基金项目:国家自然科学基金资助项目(50708097);中国博士后科学基金一等资助(20060400317);浙江省教育厅基金(20061459);浙江省高校中青年学科带头人资助项目作者简介:罗战友(1974–),男,博士,2001年于西安建筑科技大学岩土工程专业获硕士学位,现任副教授,主要从事静力压桩、地基处理及岩体结构等面方面的教学与研究工作。
196|CHINA HOUSING FACILITIES1972023.09 |均以上一工况的增量计算得到的工况中,桩体位0.25m )。
沉桩过可见上层软土受对软土下部的水。
经典圆孔扩张并非无限长,土受压,向上挤压,产生了较大的远离桩的方向上,研究者的有限元理论得到的地表际沉桩中,桩对侧处隆起曲线与使其不能竖向移结果上一定程度图显示,软土在深部土体更符合:上一沉桩过程体积应变,下一生正体积应变,。
以桩入土5m 和离桩侧约0.6m 范3~-0.12E -3,应变增量值约为一定范围内水平象。
本文模拟得5所示。
由图5可分布形式有所不程处水平应力增影响。
桩周土水计算,即桩周土桩侧0.5倍、1倍、置的水平应力沿深最大处位于桩端,施工工况的影响,布的影响。
软土层,软土与强风化岩排水特性。
以桩侧2倍桩径处为例说明软土承担了较大的超孔隙压力,界面处软土总水平应力为376K P a ,有效水平应力109K P a ,则超孔隙压力为67K P a ,而界面处强风化岩的超孔隙压力为0K P a 。
2.3超孔隙压力的分布根据模拟结果,沉桩至软土与强风化岩界面处时,桩端处超孔隙压力最大约为180K P a ,随着桩端沉入强风化岩中,超孔隙压力最大值逐渐减小,且超孔隙压力空间位置向远离桩的方向移动,沉桩完成后桩周土中超孔隙压力最大值约为83K P a ,降幅约54%,图7展示了在强风化岩中沉桩时的土体超孔隙压力分布。
图1 沉桩过程示意图2 土体位移5101520250.00.10.20.30.40.5地表隆起量(m )距离桩边相对长度ρ/r桩入土0.5m 桩入土1.0m 桩入土2.0m 桩入土3.0m 桩入土8.0m 桩入土24.0m图3 地表竖向位移图4 桩周土体积应变增量0510152025020406080100120桩周土水平应力增量(K P a )距离桩边相对长度ρ/r沉桩0.5m沉桩2.0m 沉桩4.0m 沉桩6.0m 沉桩10.0m 沉桩14.0m 沉桩16.0m图5 桩周土水平应力增量图6 水平应力在深度上的变化由图7可知,沉桩完成时的超孔隙压力分布与圆孔扩张理论的描述相差很大,其原因在于圆孔扩张理论的假设条件与实际工程条件不符合。