湿陷性黄土地区静压桩沉桩机理及试验研究

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1、窦验与研穷l匿=：一。⋯二。二：二：：：】湿陷性黄土地区静压桩沉桩机理及试验研究Studyof眦chani锄锄执stforjackedpneincoll印sibleloess眦a田志辉1王跃军1黄雪峰2董建华2(1甘肃第三建设集团公司，甘肃兰州730030；2兰州理工大学土木工程学院．甘肃兰州730050)摘要：基于圆孔扩张理论建立了黄土地区静压桩沉桩计算模型，并求解了弹塑性解析解。该模型能够真实反映湿陷性黄土地区静压桩沉桩机理，为静压桩的分析与设许提供了理论基础。结合实际工程进行了现场试验，测试了桩土摩阻力。桩及桩周土位移在静压时的分布变化规律。将

2、理论计算结果和试验进行了对比。吻合比较好。通过分析及工程实践发现静压桩在湿陷性黄土地区有很好的应用前景，一些有益的结论可为这些地区类似工程作为参考。关键词：湿陷性黄土；静压桩；田孔扩张理论；沉桩机理；试验Abstract：Ajackedpnccalcuhdonmoddis酷讪lishedinthe10嚣s撇b鼬edondle∞undholee砷amiontlleory．Theelasdc—plas6c柚蛳calsohltioma"solvcd．nlismodelc孤renectdlejackedpilemeclnllismilIcon印sibklo麟

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5、木工程建设得到突飞猛进的发展，高层建筑像雨后竹笋一样拔地而起。在我国中西部黄土分布面积达64万km2，多数为厚度超过10m的大厚度湿陷性黄土，全国有近3亿人口生活在这些地区。湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在一定压力下受水侵湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉，对工程建设危害性大。静压桩以其施工不污染环境、压桩力可控制以及单位承载力造价低等优点得到越来越广泛的应用。静压桩仍属于挤土桩，虽然较之打入桩，静压桩的贯入过程要平稳得多，但它在贯入过程中将使下部土体侧向移动，地表隆起，因而不可避免地要对相邻建筑物产生影响，地基土的侧向位

6、移和隆起现象必将对已入土的邻桩产生径向压力及垂直向拉拔力，从而使邻桩产生一系列不良后果，如桩身弯曲、倾斜、水平位移等，给工程带来不良影响。另外。先压入的桩将使地基土产生挤密作用，一方面使土体密实度增大，地基承载力增加，另一方面可能产生后续施工压桩力增大的负面影响“一。所以人们迫切需要对静压桩的沉桩机理及挤土效应有较为明确的认识。本文采用圆孔扩张理论分析了湿陷性黄土地区静压桩沉桩机理，将理论解和现场试验进行了对比，结果吻合较好，结果表明静压桩在湿陷性黄土地区有很好的应用前景。2沉桩机理根据静压桩的沉桩过程，采用圆孑L扩张理论进行模拟，当静压挤密时，桩孔

7、周围的土被强制向外挤出，孔周一定范围内的土被压缩、扰动和重塑。在这里假定：桩静压挤密时沿桩周土体受力情况按轴对称平面应变问题进行分析Ⅲo基本假定：(1)挤密成孔过程中孔周土体应力分析按平面应变问题进行：(2)土是均匀的各向同性的弹塑性材料：(3)土体的屈服符合摩尔—库仑强度准则。土体受力如图1所示，微元体如图2所示。47¨■_ES二0。jl譬哆0。j、‘jo，7～一图1桩问计算简围图2桩问土微元体应力状态21弹性解答平衡方程为dq．咖2(q一％)一边界条件当r=％时O‰2p+卸2告附卸(2当r—÷∞时吒∥p2南胆(3)式中，q为径向应力，％为环向应力

8、，％为桩的半径，y为土的容重，2为计算单元距地面的高度，卸为孔壁上的压力增量，∥为泊松比。由式(1)一(3}