砂性土中静压桩承载力时效机理研究

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1、砂性土中静压桩承载力时效机理研究　　摘要：桩入土后的承载力不是一成不变的，而是随着时间的推移，有增大的趋势，这就是桩基础承载力的时间效应。桩基承载力时间效应主要表现在桩侧阻力的时间效应而桩端阻力时间效应不明显。所以，一般所说的承载力时效特性主要指侧阻力的时效特性。目前主要研究粘性土中的时间效应，而在砂性土中的时间效应研究较少，本文对砂性土静压桩承载力时效机理进行了研究，为砂性土中静压桩时效分析提供了一些理论基础。关键词：静压桩；砂性土；时效【中图分类号】TU473.2【文献标识码】B0引言桩入土后的承载力不是一成不变的，而是随着时间的推移，有增大的趋势，这就是桩基础承载力的

2、时间效应。桩基承载力时间效应主要表现在桩侧阻力的时间效应而桩端阻力时间效应不明显。所以，一般所说的承载力时效特性主要指侧阻力的时效特性。目前主要研究粘性土中的时间效应，而在砂性土中的时间效应研究较少，因为在砂土中，孔隙水压力很快消散，所以对此研究不多；然而大量试验表明砂性土中的时效性是很大的，本文对砂性土静压桩承载力时效机理进行了研究。61试验研究某工地的地质条件是0～2.5m是粘性土，2.5～4.5m是粉质砂土，4.5～8m是砂土，8～14m是粉质砂土，14～19m是砂土,19～24m是粉质砂土，24m以下是砂土，桩长19m，桩径250mm。表5-3是成桩后各时刻的承载力

3、比较。图1桩侧阻随时间的变化图2桩端阻随时间的变化对侧阻来说，从图1知，以1#桩为例，成桩一小时承载力提高了32%，成桩6天提高了112%，成桩143天提高了220%。而对于端阻来说（图2），成桩后不久端阻都有变小的趋势，虽然一段时间后有所增长但增长比不大。可以发现在砂土中的承载力时效问题主要也是侧阻的时间效应。2时效机理分析前面指出，砂性土中桩承载力的时效性一般是侧阻力的时间效应，而当桩打入以后，桩已确定，要使侧阻力随时间增大，则只有桩侧阻随时间增大。以下从四个方面对此加以分析：2．1化学腐蚀导致桩土接触面的胶结增强6城中的土壤中的氯离子、硫酸根和碳酸根离子含量比较高，这

4、类土壤对钢筋混凝土材料有一定的腐蚀性。马孝轩(2002)曾对某沿海地区的桩中CaO的含量进行分析，得出表面的CaO含量比内部的含量低，说明表面的CaO部分进入了土中，化学反应后生成的产物都是沉淀物。它们沉积在桩周土中，从而导致了桩土接触的摩擦角增大；Chow(1998)曾对多年前打入的桩拔出发现桩的上部有一定的腐蚀，并对桩土接触试验发现摩擦角由以前的27度37度，增幅达到48%。2．2长期蠕变使桩身边砂土的拱效应逐渐减弱，水平应力提高桩周砂土的拱的存在，成桩后不久，孔隙水压力开始快速消散，开始阶段由于拱的原因有可能使桩的承载力下降。一定时间后，当拱效应逐渐减弱时，承载力会开

5、始增加。林本海（2004）曾对粘性土和砂性土中的静压桩承载力的时效特性进行研究，发现在粘性土中承载力的恢复系数为1.1～1.5之间；而对于砂性土，认为砂粒之间会产生相对滑移，颗粒重新排列，使桩端的承载力、桩侧摩阻力有所降低，从而得出桩的极限承载力小于压桩结束后的终压力。对于小于10m的短桩，极限承载力更小。得出砂性土中极限承载力小于压桩结束后的终压力这样的结论主要是在成桩后不久就进行载荷试验，这时拱效应还存在，从而导致了承载力变小。但在前面试验研究中发现3根桩在成桩不久承载力就有较大的提高，但要注意有时端阻发生了减小。可能是此试验的桩长较短，侧阻的比例较小，而承载力主要是因

6、为侧阻的增长，端阻增加很小。所以导致了两者的存在一定的差别。2．3土的老化提高了土的刚度、强度等6Affifi&Woods(1971)曾做试验表明剪切模量随时间的增加而增大，并且密度几乎没有发生变化，在430天试验期间剪切模量和时间对数成线性关系。Anderson&stokoe(1978)也曾发现这一现象，并提出了剪切模量随时间增长计算公式。2．4高剪应力的退化使水平有效应力增大对于不同初始密度的砂，三轴压缩试验表明，当轴向变形足够大时（ε＞20%），砂的密度达到一稳定值，该相对密度称为临界密度，每一个临界密度对应一个临界压力，见图3。图3砂土的临界图当桩静压到砂土中时，桩

7、附近的砂土出现较高的剪应力。桩就位后，高的剪应力暂时被限制释放；在高的剪应力下出现剪缩现象，随着土的蠕变，剪应力被释放，砂土呈现剪胀趋势;但桩的存在限制了砂土的剪胀，从而表现为水平有效应力的增加致使承载力随时间增长而增大。3结语6本文对砂性土静压桩承载力时效机理进行了研究。从化学腐蚀导致桩土接触面的胶结增强、长期蠕变使桩身边砂土的拱效应逐渐减弱，水平应力提高、土的老化提高了土的刚度和强度、高剪应力的退化使水平有效应力增大等四个方面分析了砂性土中静压桩承载力的时效机理，为砂性土中静压桩时效分析提供了一些理论基础。参考