软粘土中沉桩挤土效应研究

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1、浙江大学硕士学位论文软粘土中沉桩挤土效应研究姓名：曹秀娟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：谢新宇20050201摘要桩基工程由于其诸多优点而在软土地基的城市建设中获得日益广泛的应用。对于排土黄换桩(displacementpiles)，沉桩过程中会对桩周士体产‘_

2、三挤压，并产生超静孔隙水压力，从而影响周围建筑物和地下管线等公共设施的安全。许多学者己从多方面对沉桩的挤土效应问题进行了研究，但由于这个问题的复杂性，至今还没有获得满意的结果。本文在总结前人研究成果的基础上采用新的思路对软土地基中排上置换桩沉桩问题进行了进一步的研究，做了以下工作

3、：对国内外大量实测资料和试验的研究分析发现：沉桩过程中的桩侧应力及初始孔压力均沿深度方向发生变化，因而将沉桩过程视为平面应变问题是不合适的，而应该考虑其空间性；讨论了软粘土的结构性对沉桩挤土的影响，提出在软粘土中沉桩时，应考虑到土体结构的破损，在此基础上进行分析，才能比较客观地掌握在具有一定结构特性软粘土中沉桩时的挤土情况。考虑了应力与竖向坐标=的关系及侧摩擦力的分布，建立了模拟沉桩过程的准静态空间轴对称平衡微分方程组，求得弹性区应力和位移解答。根据桩土边界条件，提出塑性区的应力函数，根据土塑性力学的基本原理，采用Mohr-Coulomb屈服准则，

4、并考虑土的结构性损伤，采用简化的应变软化模型，求得塑性区的应力解答及极限扩张压力值；分析了土体的损伤系数变化及不同的土体参数值变化对塑性区半径和极限扩张压力的影响，以及深度z对土体的塑性区半径及极限扩张压力的影响；并分析了不同损伤系数下桩周土体的应力场及其在空间上的分布规律。这些工作弥补了经典圆孔扩张理论在沉桩应用中的不足，能更好地揭示沉桩过程的挤土机理。根据推导的沉桩时土体的应力公式，采用Henkel的孔压公式，推求得了考虑士的结构性沉桩过程中产生的超孔隙水压力的空间分布公式，得出了在塑性区损伤系数越大，超孔隙水压力越大；随着深度增大，超孔隙水压

5、力增大等结论。为了研究软土地基中群桩施工所引起的挤土效应问题，通过对一‘实际工程的现场观测及对实测数据的分析，研究群桩施工时所引起的土体的位移及超孔隙水压力的产生、分布和消散情况，并提出了群桩施工时引起的土体位移的估算方法；总结了沉桩挤土效应的防护措施，并指出设置应力释放孔是一种有效的减少沉桩挤土效应的防护措施。关键词：沉桩挤土效应圆柱孔扩张结构性损伤空间解析解Pilesarenowwidelyusedincivilengineering，especiallyinsoftclayfoundation，becausetheyhavevariousad

6、vantages．However,forthedisplacementpiles，whentheyareinstalledintotheground，thesamevolumeofsoilwillbedisplaced，andtheporepressureswillbedevelopedaroundthepiles．Thatwillresultintheinfluenceonthesurroundingsoilandnearbystructures．Manyresearchersstudiedtheproblem，buttheydidnotgetc

7、ompletelysatisfiedresultsuptonowforthecomplicationoftheproblem．Onthebasisoftheworkavailable，theauthorhasfurtherstudiedtheproblemofthesoilsqueezingeffectwithnewapproaches．111emainworkincludes：Firstly,basedontheresultsofon—the—spotsurveyandexperiment，theauthorfindthatlateralpres

8、sureandporepressurecausedbyinstallationofpileinsoftfoundationchangesalongwithdepth，SOthequestionfordiscussionoftheeffectofsoilsqueezingduringdriving-·pileshouldberegardedasathree-dimensionalquestionbutnotaplaneone．Inaddition，softclaycanbecementednaturallyandbehavespecialproper

9、tiesofmechanics，particularlythestress—strainrelationshipshows