基于SCPTU測試的管樁承載特性及可靠度研究.pdf

1、地震波孔壓靜力觸探(SCPTU)原位測試技術具有理論系統(tǒng)、功能齊全、參數(shù)準確、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，它不僅可通過超孔壓的靈敏性準確劃分土層、進行土類判別，而且可求取土的原位固結系數(shù)、滲透系數(shù)、承載特性，動力參數(shù)、結構參數(shù)等。該技術目前在國外土木工程設計中已得到廣泛應用，而在國內的應用基本為空白。管樁因造價低、施工快、環(huán)保等優(yōu)點而被廣泛應用于地基處理中，其承載特性為管樁設計的核心問題。
　　 在此背景下，依托江蘇省高速公路工程建

2、設，基于東南大學引進的地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)及已進行的典型土類工程特性測試分析，本文采用聚類分析理論、彈性理論、孔穴擴張理論、太沙基固結理論、可靠度理論等，對管樁承載特性進行了系統(tǒng)研究。
　　 主要研究成果如下:
　　 (1)基于國內外孔壓靜力觸探(CPT/CPTU)的土分類方法，引入修正貝葉斯模型，使用歸一化CPTU參數(shù)，進行了土分類新方法的探索，提出了基于貝葉斯修正模型的土分類新方法，通過現(xiàn)場試驗驗證了該方法的有

3、效性。在彈性理論的基礎上，提出了基于聚類中心的預測樁承載力SCPTU新方法，并進行了軸向荷載-沉降反應分析，該方法首先通過剪切波速計算出樁的初始剛度，然后對樁荷載傳遞規(guī)律進行分析，運用指數(shù)衰減模型確定出不同荷載水平下的等價彈性模量。結合工程實例和對比分析，驗證了新方法的有效性。
　　 (2)根據(jù)靜壓管樁在軟粘土中貫入的特點，假定軟土各向同性，貫入時不排水且服從Tresca屈服準則，彈性區(qū)中運用小應變分析，塑性區(qū)中引入應變影響系數(shù)

4、進行大應變分析，結合貫入過程中不同部位的擠土特征，分別采用球形孔穴和柱形孔穴擴張理論分析，推導出可考慮應變影響的極限擴孔壓力和孔隙水壓力解析式。
　　 (3)以樁形孔穴擴張時產生的超靜孔隙水壓力解析式為初始條件，假設樁壁不透水，在彈性區(qū)考慮超靜孔隙水壓力對樁周土固結的影響，推導出樁周土的固結理論解。將理論解與現(xiàn)場孔壓監(jiān)測成果進行對比分析，驗證了提出的理論解的合理性和適用性?；谟行υ?，結合樁周土固結理論解，推導出軟土中基于

5、CPTU測試參數(shù)計算靜壓管樁承載力時效性解析解。
　　 (4)通過分析沉樁擠土效應對土性的影響，得出簡單實用的樁側位移計算公式;根據(jù)工程實測資料，分析了沉樁擠土效應的控制因素，并給出擠土效應影響范圍的計算方法;通過調節(jié)沉樁速率控制超靜孔隙水壓力的方法，可以控制沉樁擠土效應。
　　 (5)基于標定槽和現(xiàn)場試驗結果分析，研究了土塞效應對管樁承載力的影響，提出采用CPTU錐尖阻力值計算閉口樁和開口樁的歸一化單位阻力的方法，進而

6、建立了考慮土塞效應的樁承載力設計流程。通過有限元數(shù)值模擬對開口管樁進行理論分析，研究了土塞分布規(guī)律。
　　 (6)通過對Schmertmann和Nottingham法、Almeida等法、Powell等法、Eslami和Fellenius法以及提出的基于聚類中心的管樁承載力預測方法的概率分布模型進行檢驗，發(fā)現(xiàn)對數(shù)正態(tài)分布具有較好的擬合特性，而正態(tài)分布基本不被拒絕，應用極值Ⅰ型分布時要慎重。分析表明:中心點法只適用于對可靠度的粗略