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成层地基中静压桩挤土效应及防治措施

鹿群  
【摘要】:静压桩产生的挤土效应容易对周边环境造成不利的影响,严重者可能引起邻近的建筑物开裂,道路隆起以及地下管线断裂等工程事故。因此,有效预估静压桩产生的挤土效应以及采取减少挤土效应的各种措施具有非常重要的工程意义。本文首先较详尽地叙述、分析了有关静压桩挤土方面的各种研究方法和现状,指出它们的优缺点,并在此基础上做了如下工作: 1.采用位移贯入法,建立了接近工程实际的二维轴对称有限元模型。该模型能够较好地解决如下问题:有限变形问题;接触非线性问题;弹塑性本构关系;计算机的耗时问题;地基初始应力场问题。由此,更真实全面地实现了对单桩连续压入土体全过程的模拟,具有仿真效果。 2.对均质地基中静压单桩施工过程及施工结束后的土体应力场和位移场,以及不同参数(桩土模量比、土体泊松比、土体粘聚力及内摩擦角、桩土摩擦、考虑与不考虑地基初始应力场)条件下的土体位移场进行了详细的有限元模拟和分析。 3.对不同土层分布情况下的成层地基中静压单桩产生的应力场、位移场进行了详细的有限元模拟和分析。指出:(1)压桩使较硬土体向位于其上、下的较软土体中“挤进”。(2)软硬土层交界处,土体水平位移发生骤变,要明显大于均质软土情况时的水平位移。(3)软硬土层交界处,土体水平挤压应力发生应力间断,硬土层的挤压应力要显著大于软土层的挤压应力。 4.对横观各向同性土中、考虑土体剪胀性、双排桩平面应变条件下、考虑桩机作用、设置防挤槽等情况下的静压桩挤土效应进行了详细的有限元模拟、分析,得到一些规律性的认识。指出:硬层土的存在将使桩身产生更大的拉应力,并使桩体产生反复挠曲,从而使桩身开裂,甚至折断。 5、通过对一例实际工程中桩周土体位移的观测,详细分析了桩周土体位移的分布情况及随时间的变化规律,得到一些具有工程意义的结论。首次指出,静力压桩是桩身在压桩力作用下挤压土体和桩机压土二者共同作用的动态过程,静压桩机作用于土体所形成的附加位移场是不可忽略的。 6.总结了各种可采用的减少静压桩挤土效应的措施,指出其优缺点。


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