固結(jié)飽和土沉樁引起的超靜孔隙水壓力

某廠房地基由于軟土層較厚,在大面積沉樁施工時(shí)引起較高的土體壓應(yīng)力和超靜孔隙水壓力。試驗(yàn)區(qū)基坑開挖后發(fā)現(xiàn)樁頭有上浮及偏移現(xiàn)象,若不采取有效措施則必然導(dǎo)致基坑開挖失穩(wěn)及整個(gè)樁基的承載力下降。通過設(shè)置間距合理的豎向排水體進(jìn)行治理及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),最終保證了樁基及整個(gè)基坑開挖的安全。

飽和粘土中單樁沉樁引起的超孔隙水壓力分析——以圓柱孔擴(kuò)張理論為基礎(chǔ)，通過實(shí)測(cè)資料的分析，探討了沉樁時(shí)單樁周圍土中產(chǎn)生的超孔隙水壓力的大小、分布及影響范圍，得出了單樁沉樁后土體中沿徑向及深度方向的超靜孔隙水壓力規(guī)律，并與理論解進(jìn)行了對(duì)比。

以圓柱孔擴(kuò)張理論為基礎(chǔ),通過實(shí)測(cè)資料的分析,探討了沉樁時(shí)單樁周圍土中產(chǎn)生的超孔隙水壓力的大小、分布及影響范圍,得出了單樁沉樁后土體中沿徑向及深度方向的超靜孔隙水壓力規(guī)律,并與理論解進(jìn)行了對(duì)比。

飽和軟土地基中樁基設(shè)計(jì)與沉樁引起的超孔隙水壓力大小及其消散有密切關(guān)系。通過對(duì)擠土樁沉樁過程的理論研究和資料分析,探討了沉樁時(shí)單樁與群樁周圍土中產(chǎn)生的超孔隙水壓力的大小、分布及影響范圍。并對(duì)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行了對(duì)比和概述。

文章通過某試驗(yàn)段cfg單樁及群樁施工過程中樁周軟土孔隙水壓力的監(jiān)測(cè),分析了單樁和群樁施工引起的超靜孔隙水壓力累積及消散過程,對(duì)比了兩者的一些相同點(diǎn)及不同點(diǎn)。分析認(rèn)為,群樁施工過程產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力不是各單樁對(duì)樁周軟土影響的簡單疊加,而是各單樁施工綜合影響的結(jié)果,期間伴隨著超靜孔壓的不斷累積和不斷消散,群樁超靜孔壓的這種反復(fù)累積消散的疊加效應(yīng)將對(duì)樁周淤泥質(zhì)軟土產(chǎn)生很大的擾動(dòng)。

軟粘土層深厚的地區(qū)進(jìn)行預(yù)制樁沉樁施工將產(chǎn)生超靜孔隙水壓力的累積,過高的超靜孔隙水壓力會(huì)使周圍土體及建筑、地下管線等產(chǎn)生較大的變位,甚至產(chǎn)生破壞。結(jié)合實(shí)際工程,介紹了沉樁施工所引起超靜孔隙水壓力變化的原型試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,單樁沉樁顯著影響范圍可達(dá)15m,沉樁引起的超靜孔隙水壓力水平可以達(dá)到甚至超過上覆有效土壓力,并出現(xiàn)兩個(gè)不同的相對(duì)穩(wěn)定水平階段。

在深厚軟土地區(qū)采用錘擊法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁施工,由于土體受到劇烈擾動(dòng)及軟土較差的滲透性,會(huì)在樁周軟土中產(chǎn)生很高的超靜孔隙水壓力。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)超靜孔隙水壓力資料的分析和整理,探討增強(qiáng)型離心樁施工產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力在徑向及深度上的分布規(guī)律,研究單樁施工不同時(shí)刻超靜孔隙水壓力變化規(guī)律。分析結(jié)果表明:單樁的沉樁顯著影響范圍為17.5倍樁徑,超靜孔隙壓力的峰值并不一定出現(xiàn)在末節(jié)管樁施工結(jié)束后,另外,增強(qiáng)型離心樁單樁施工產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力比普通的預(yù)應(yīng)力管樁產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力消散得快,在施工結(jié)束4h后,可以消散70%～80%。

為研究水平旋噴成樁對(duì)周圍地層的影響問題,優(yōu)化水平旋噴樁設(shè)計(jì)施工,采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法研究了水平旋噴成樁引起超靜孔隙水壓力的變化規(guī)律,探討了水平旋噴施工的影響范圍。水平旋噴成樁對(duì)周圍地層的擾動(dòng)較大,引發(fā)土體中產(chǎn)生較高的超靜孔隙水壓力。通過對(duì)水平旋噴成樁過程的分析,可以分為高壓射流形成階段,高壓射流與土體相互作用階段和水泥土固化階段。研究結(jié)果表明:水平旋噴成樁產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力隨著施工階段的改變而變化,高壓流體注入時(shí)有所增大,而鉆噴桿卸桿時(shí)則有所減小;成樁引起的最大超靜孔隙水壓力與注漿壓力呈近似線性關(guān)系;隨著施工距離的增大,超靜孔隙水壓力不斷減小,當(dāng)施工距離大于15m時(shí),基本可以忽略成樁引起的超靜孔隙水壓力;以水平旋噴成樁引起地層反應(yīng)小于5%作為影響范圍控制值,則超靜孔隙水壓力影響范圍約為15~20倍成樁半徑,可以采用指數(shù)函數(shù)的形式表達(dá)超靜孔隙水壓力與施工距離的關(guān)系。

管樁沉樁過程中孔隙水壓力的產(chǎn)生與消散過程對(duì)樁承載力變化分析具有重要意義,在飽和軟粘土中孔隙水壓力消散比例與樁的承載力提高比例是同步的,研究沉樁前后孔隙水壓力的變化對(duì)工程實(shí)踐很有幫助。本文綜述前人研究的工作成果并在此基礎(chǔ)上,采用多種方法對(duì)工程算例進(jìn)行計(jì)算并對(duì)結(jié)果和影響因素等進(jìn)行分析,提出各種理論的差異以及工程應(yīng)用的一些建議。

通過對(duì)擠土樁樁基施工過程中實(shí)測(cè)資料的分析和理論研究,認(rèn)為群樁施工時(shí)的超孔隙水壓力與單樁情況下的不同.雖然群樁的影響因素更為復(fù)雜,但在各樁施工時(shí)的相互影響和“水裂”作用的限制下,孔隙水壓力值仍會(huì)趨于穩(wěn)定.為此對(duì)飽和軟土中樁群范圍內(nèi)超孔隙水壓力的產(chǎn)生、分布和變化趨勢(shì)進(jìn)行了探討,對(duì)樁群外超孔隙水壓力的分布規(guī)律和影響范圍也進(jìn)行了討論.

假定土體為飽和多孔黏彈性介質(zhì),采用burgers四元件流變模型來描述,結(jié)合建立在terzaghi-rendulic固結(jié)理論基礎(chǔ)上的固結(jié)-流變耦合模型,采用復(fù)變函數(shù)解法,利用復(fù)變量將原平面上的研究域保角映射到像平面上的圓環(huán)域內(nèi),在像平面上求解以超靜孔隙水壓力為變量的控制方程,進(jìn)而得到原平面域上軟土盾構(gòu)隧道的超靜孔隙水壓力的解析表達(dá)式。并在此基礎(chǔ)上,研究了襯砌排水邊界條件下盾構(gòu)隧道的孔隙水壓力問題以及土體特性對(duì)孔隙水壓力的影響。

基于adina有限元程序和三維biot固結(jié)有限元理論,定義樁周土為多孔介質(zhì)材料,以圓柱形空腔體擴(kuò)張理論為模型,模擬了一實(shí)體工程單樁沉樁過程.考慮實(shí)體工程的雙面排水條件,計(jì)算得到了沉樁完成后樁周初始超孔隙水壓力沿樁深度及徑向的分布規(guī)律,同時(shí)計(jì)算了樁周土體90d內(nèi)孔隙水壓力的消散狀況.在此基礎(chǔ)上,對(duì)樁周土因超孔隙水壓的消散引起的再固結(jié)沉降進(jìn)行了計(jì)算分析,得出的結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較.研究結(jié)果表明,考慮彈塑性本構(gòu)關(guān)系和三維滲流固結(jié)的有限元模型能較好地模擬沉樁引起的超孔隙水壓及其消散過程.

通過對(duì)vesic、徐永福、王偉等人推導(dǎo)出的超孔隙水壓力理論解的分析,發(fā)現(xiàn)這些理論解都存在一定的缺陷,在vesic和王偉推導(dǎo)出的理論解中,考慮土體的應(yīng)變軟化和圓孔擴(kuò)張,結(jié)合henkel公式推導(dǎo)出修正后的超孔隙水壓力理論解。結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行比較驗(yàn)證,結(jié)果表明,修正后的理論值更符合工程實(shí)際情況,可為樁基工程提供設(shè)計(jì)和施工參數(shù)。

基于mohr-coulomb屈服準(zhǔn)則,在考慮土體的內(nèi)摩擦角φ的情況下,推導(dǎo)了盾構(gòu)通過時(shí)引起的超孔隙水壓力的公式并與φ=0的情況作了比較,表明φ值使得塑性區(qū)范圍和超孔隙水壓力值變大.塑性區(qū)的范圍和塑性區(qū)內(nèi)超孔隙水壓力的主要影響因素是盾構(gòu)土艙壓力,但彈塑性區(qū)交界處的超孔隙水壓力值為a6ccos∮(a為henkel系數(shù),c為土的粘聚力),與土艙壓力無關(guān).以上海地鐵10號(hào)線同濟(jì)大學(xué)站—國權(quán)路站區(qū)間隧道為實(shí)例,對(duì)此進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示解析解與實(shí)測(cè)值吻合較好;提出開孔釋放超孔隙水壓力對(duì)策,經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)非常有效.

地下水與孔隙水壓力——1地下水的賦存和靜水壓力　　2滲流、滲透力和滲透破壞　　3超靜水壓力　　4地下水與工程　　

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測(cè)量專業(yè)作業(yè)指導(dǎo)書 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則 文件編號(hào)： 版本號(hào)： 分發(fā)號(hào)： 編制： 批準(zhǔn)： 生效日期： 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則 1．目的 為使測(cè)試人員在做檢測(cè)時(shí)有章可循，并使其操作合乎規(guī)范。 2．適用范圍 適用于孔隙水壓力監(jiān)測(cè)。 3．檢測(cè)內(nèi)容 通過在受力面埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)，對(duì)基坑孔隙水壓力變化進(jìn)行量測(cè)。 4．檢測(cè)依據(jù) 《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（gb50497—2009）； 《孔隙水壓力測(cè)試規(guī)程》（cecs55:93）。 5．主要儀器設(shè)備 5.1頻率讀數(shù)儀； 5.2孔隙水壓力計(jì)：孔隙水壓力計(jì)的量程宜為設(shè)計(jì)值的2倍，分辯率（%f·s）不宜低于 0.2%f·s，精度不宜低于0.5%f·s。 6.檢測(cè)條件 6.1氣溫應(yīng)在-5℃~+45℃； 6.2相對(duì)濕度30%~85%。 7.檢測(cè)前的準(zhǔn)備 7.1檢測(cè)儀器和計(jì)量器具必須滿足精度、等級(jí)要求，并應(yīng)有計(jì)量部門定期

xx有限責(zé)任公司 【基坑孔隙水壓力監(jiān)測(cè)】 作業(yè)指導(dǎo)書 文件版號(hào)：2014年版副本控制：(不)受控類 編寫人：編號(hào)： 審核人：分發(fā)號(hào)： 批準(zhǔn)人：持有人: 2014年11月10日 2 xx有限責(zé)任公司 作業(yè)指導(dǎo)書 文件編號(hào)： 第a版第0次修改 修訂頁 第1頁共1頁 生效日期：2014年12月10日 修改記錄 版號(hào)章節(jié)號(hào) 修訂 次數(shù) 修訂內(nèi)容批準(zhǔn)人日期 3 xx有限責(zé)任公司 作業(yè)指導(dǎo)書 文件編號(hào)： 第a版第0次修改 基坑孔隙水壓力監(jiān)測(cè) 第1頁共10頁 生效日期：2014年12月10日 1.目的 孔隙水壓力變化是土體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化的先兆，依據(jù)基坑設(shè)計(jì)、施工工藝及監(jiān)測(cè)區(qū)域水文 地質(zhì)特點(diǎn)，通過預(yù)埋孔隙水壓力傳感器，利用測(cè)讀儀器（頻率讀數(shù)儀）定期測(cè)讀預(yù)埋傳感器讀 數(shù)，并換算獲得孔隙水壓力隨

海相軟土中預(yù)應(yīng)力薄壁管樁采用錘擊法施工會(huì)產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力。通過某工程實(shí)測(cè)表明:群樁施工引起的孔壓在初期消散較快,其后逐漸緩慢;引起的最大孔壓接近于80kpa。在群樁施工結(jié)束的1個(gè)多月后,樁間土超靜孔隙水壓力尚未能徹底消散,剩余的最大超靜孔隙水壓力還有10~20kpa。群樁的施工導(dǎo)致孔壓的疊加,對(duì)孔隙水壓力的大小產(chǎn)生顯著的影響。因此,必須采取合理的施工工藝,來控制孔隙水壓力并加快孔隙水壓力的消散,以使群樁施工能順利的進(jìn)行。

軟粘土層深厚的地區(qū)進(jìn)行預(yù)制樁沉樁將產(chǎn)生超靜孔隙水壓力的累積,過高的超靜孔隙水壓力使周圍土體及建筑、地下管線等產(chǎn)生較大的變位,甚至產(chǎn)生破壞。以一次沉樁引起的超靜孔隙水壓力的原型試驗(yàn),表明,單樁沉樁顯著影響范圍可達(dá)15m,沉樁引起的超靜孔隙水壓力水平可以達(dá)到甚至超過上覆有效土壓力,并出現(xiàn)兩個(gè)不同的相對(duì)穩(wěn)定水平階段。

骨架各向異性對(duì)飽和砂土孔隙水壓力的影響——利用固體力學(xué)的規(guī)范空間理論，并基于各向異性子空間中土體體積的模態(tài)變化量及其產(chǎn)生機(jī)理，給出了統(tǒng)一形式的各向異性土體的孔隙水壓力公式，討論了各向異性孔隙水壓力系數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定方案，計(jì)算了橫觀各向同性對(duì)孔隙水...

孔隙水壓力是影響軟土地基中樁基設(shè)計(jì)和施工的重要因素,文中討論了單樁施工時(shí)對(duì)孔隙水壓力的影響規(guī)律和影響范圍,這些結(jié)果可為進(jìn)一步的理論研究和機(jī)理探討積累資料和經(jīng)驗(yàn)。