軟弱土體對工程樁的側(cè)向作用分析.pdf

1、軟弱地基開挖，流動土體對坑內(nèi)樁基推移可導致樁基偏位；或者，軟土由于固結、塑性屈服和流變等引起側(cè)向移動，進而對樁基施加推力，導致樁基產(chǎn)生側(cè)向彎曲，甚至發(fā)生折斷，降低了樁基的豎向承載力和使用性能。如今，這類工程事故在軟土地區(qū)時有發(fā)生。 軟弱地層深挖基坑中工程樁與流動土體相互作用屬于被動樁的研究范疇。由于難以確定流動土體作用于樁身側(cè)壓力大小，使得該類樁基與土體相互作用的研究變得較為復雜，更無法準確地通過解析方法確定樁基在流動土體作用下

2、的反應性狀、評估樁基的受損壞程度。這些都是日益突出的樁基工程事故分析和合理補強設計所要解決的問題。 分析總結國內(nèi)外在相近課題上的研究成果與進展，論文著眼于理論和實踐中迫切需要解決的難題，采用數(shù)值方法對以下問題進行了較系統(tǒng)的研究： (1)從土拱效應的角度揭示了工程樁與流動土體相互作用的過程與實質(zhì)。解釋了樁受流動土體作用的土壓力形成機理，闡述了土壓力大小與土性參數(shù)、樁布置型式的關系。根據(jù)土壓力與土性參數(shù)的關系，指出了被廣泛采

3、用的Tomio塑性繞流土壓力計算公式的不足。根據(jù)樁間土體成拱特征，解釋了受流動土體作用下相鄰樁基相互作用的機理。 對粘性土、無粘性土中的土拱形成機理及樁周土體破壞特征進行分析，并從土拱效應的四個主要方面：土拱形狀、樁周土體塑性(拉裂)區(qū)分布、豎向位移等值線和樁后土體殘余荷載分擔比，探討了改變土體參數(shù)、樁土接觸特性、群樁排列方式對樁間土拱效應的影響及其規(guī)律。研究表明，土性不同時，土拱形成過程中土體的受力和破壞形式不同：泊松比、剪脹

4、角、樁土接觸特征對土拱效應的影響最明顯。強度高、剪脹角大、樁土接觸面粗糙或泊松比小的土體，易形成土拱。 根據(jù)分析得到的排樁繞流土壓力與土性參數(shù)的關系發(fā)現(xiàn)，壓力大小與土體強度參數(shù)、剪脹角、泊松比、樁土接觸特征等均存在聯(lián)系。而Tomio基于塑性變形理論的土壓力計算公式只反映了壓力大小與強度參數(shù)的關系，尚存不足。 土拱效應存在于一定樁間距之內(nèi)的土層中。對于群樁，基樁的排列方式對樁 間土拱效應也有影響，相鄰基樁通過樁間土

5、體成拱特征相互作用，土拱效應越明顯，基樁間的相互作用越強烈。(2)計算了工程樁(單樁)在流動土體作用下的樁身變位和彎矩，并對有關影響因素進行了研究。這些因素包括基坑邊坡特征和樁的參數(shù)。研究表明，基樁反應隨有關參數(shù)表現(xiàn)出較強的規(guī)律性。具體而言，工程樁距離邊坡越遠，樁身變位和彎矩越小；與邊坡距離不同，樁身變形曲線的形狀不同；分步開挖、邊坡坡角小，樁身變形和彎矩較??；樁長不同，樁基破壞模式不同；樁截面尺寸大，或樁身材料強度高，或樁端進入硬持力

6、層的深度大，樁頂位移和樁身最大位移減小并不明顯，而樁身最大彎矩增加。 計算了軟弱地層深挖基坑中的群樁反應性狀，并通過樁間土拱效應，將得到的群樁效應規(guī)律從理論上作了深入探討。研究的群樁有樁基連線平行和垂直于邊坡布置的兩樁、對稱布置的四樁、五樁、三行兩列與兩行三列布置的六樁。 (3)以某工程為例，借助數(shù)值模擬計算了軟弱地基中基坑開挖后坑內(nèi)工程樁的樁頂偏位，通過與實測值對比，兩者吻合較好，驗證了應用數(shù)值模擬分析該項目的有效性，