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文檔簡介
1、<p><b> 第1章 緒 論</b></p><p><b> 1.1 概述</b></p><p> 樁基工程是一種比較古老的基礎(chǔ)形式,也是目前應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)形式之一。在軟土地區(qū)采用樁基礎(chǔ)有著悠久的歷史,早在新石器時代,人類就已經(jīng)成功的在湖泊和沼澤地中以木樁搭臺修建房屋,到19世紀(jì)后期,鋼材、水泥、混凝土和鋼筋混凝土
2、相繼問世,并被成功的應(yīng)用作制樁材料。各種新材料的問世也大大促進(jìn)了沉樁工藝的改進(jìn),靜壓樁施工就是近年來得到廣泛使用的沉樁工藝。簡單來說靜壓樁施工就是將預(yù)制好的樁體通過相應(yīng)的壓樁機(jī)械壓到設(shè)計深度的施工工藝。</p><p> 靜壓樁簡單來說具有樁身質(zhì)量易于保證和檢查,價格相對較低,以及施工工效高、無泥漿和噪音污染等優(yōu)點(diǎn),目前已成為我國工業(yè)與民用建筑中,特別是軟土地基上各類建筑中廣泛采用的樁型之一[6]。但靜壓樁也有
3、其相點(diǎn)對缺,那就是它屬于排土置換樁,容易對周邊環(huán)境造成不利的影響。在飽和軟土地基中沉樁時,樁身將置換同體積的土,會產(chǎn)生巨大的側(cè)向擠壓作用,如果處理措施不當(dāng),會引起周邊的環(huán)境問題,嚴(yán)重時還會引發(fā)工程事故。近些年來,隨著高層建筑物的大量興建,特別是在沿海軟土地區(qū)和用地緊張地區(qū),沉樁造成的鄰近建筑物和地下公共設(shè)施破壞的事例屢見不鮮。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng),對靜壓樁擠土效應(yīng)帶來的各種問題也越來越引起人們的重視。</p><
4、;p> 從對地基土的影響程度上來說,靜壓樁施工的樁也屬于擠土樁,同常見的打入方法(如錘擊法,振動法)相比,兩者對土體作用的機(jī)理上有一定的相似性,但仍有一定的差異性,主要體現(xiàn)為:靜力壓樁時,沉樁速率保持在一定的范圍內(nèi),因此壓樁過程可以看作準(zhǔn)靜態(tài)過程,而打入樁的貫入主要依靠動力使樁體沉入地層,貫入過程并不連續(xù)。</p><p> 由于施工工藝的改進(jìn),靜壓法施工具有以下的優(yōu)點(diǎn)[5]:</p>&
5、lt;p> 1.施工時無噪音,適合在市區(qū)及其他對噪音有限制的場地施工,如學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓及住宅小區(qū)等。</p><p><b> 2.施工時無震動。</b></p><p> 3.和錘擊樁相比,施工應(yīng)力比錘擊樁小,且在施工過程中不出現(xiàn)拉應(yīng)力。采用靜壓樁由于樁身不承受沖擊,施工時可以適當(dāng)減少樁體的最小配筋率,降低樁體材料的強(qiáng)度,因此可以在一定程度上降低樁的
6、制作成本,造價相對較為便宜。</p><p> 4.樁體在工廠中制作完成,其質(zhì)量較可靠。另外,在壓樁過程中壓樁力可以記錄,并可以根據(jù)記錄來估算承載力。</p><p> 5.施工工地整潔,不會發(fā)生泥漿滿地的情況,操作自動化程度高,施工人員及監(jiān)理人員勞動強(qiáng)度低。</p><p> 6.施工速度快,工效高,工期相對較短。</p><p>
7、 7.施工時樁長可以接駁,長度不受機(jī)械設(shè)備的限制。</p><p> 8.靜壓樁的樁端持力層可以取中密-密實(shí)的砂性土層、硬塑-堅(jiān)硬的粘性土層、全風(fēng)化巖層甚至強(qiáng)分化巖層、比鉆孔灌注樁、人工挖孔樁的持力層為淺。</p><p> 靜壓樁已在我國得到了廣泛的應(yīng)用。從已有的資料信息[9]來看,我國靜力壓入樁的使用數(shù)量為世界之最。</p><p> 1.2 國內(nèi)外研究應(yīng)
8、用現(xiàn)狀</p><p> 隨著靜壓樁的廣泛使用,國內(nèi)外早已有許多工程技術(shù)專家對其進(jìn)行了研究。沉樁引起的對樁周土體的擠土效應(yīng)的研究開展地較為廣泛,研究內(nèi)容大多集中在樁周土體的變形,沉樁過程中土體應(yīng)力狀態(tài)及土體強(qiáng)度的變化等方面。</p><p> 孔擴(kuò)張機(jī)理與巖土工程中的許多實(shí)際問題具有相似性,如沉樁的擠土效應(yīng)等,因此在巖土界得到了關(guān)注和應(yīng)用。在國內(nèi)外科研工作者的共同努力下,孔擴(kuò)張理論得到
9、了長足的發(fā)展與完善。針對擬解決問題的特殊性,在材料本構(gòu)模型的采用上采用彈塑性模型等。屈服準(zhǔn)則采用從經(jīng)典的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則[1]、Tresca準(zhǔn)則[1]到俞茂宏[8][11][12]提出的雙剪強(qiáng)度理論、空間軸對稱的統(tǒng)一強(qiáng)度理論。同時針對巖土材料的特殊性,采用了不同的軟化和剪脹模式。研究證明,巖土類材料的剪脹性、應(yīng)變軟化特性及屈服準(zhǔn)則的選取對孔擴(kuò)張問題有很大的影響。</p><p> 從70年代起,國內(nèi)
10、外在這方面做了不少工作。在國內(nèi),主要是應(yīng)用線性理論Mohr-Coulomb強(qiáng)度理論、Tresca強(qiáng)度理論、雙剪強(qiáng)度理論以及統(tǒng)一強(qiáng)度理論。Gibson[20][21]和Anderson[20][21]于1961年將該理論引進(jìn)巖土工程領(lǐng)域,幾十年來,該理論得到了不斷的完善和發(fā)展。Vesic[1]以Mohr-Coulomb屈服條件為依據(jù).給出了球形孔和同筒形孔擴(kuò)張的一般解,其假定塑性區(qū)內(nèi)的土體是可壓縮的塑性同體.其不足之處是只將體積應(yīng)變平均求
11、出而不能反映其空間分布。 </p><p> Cartereta[19]采用應(yīng)變硬化土體模型對孔擴(kuò)張問題進(jìn)行了分析。近年來,蔣明鏡和沈珠江等[3][4]將土體模型從Mohr-Coulomb發(fā)展到應(yīng)變軟化模型,從而有利于考慮土體的實(shí)際變形特性,如剪脹等,這是圓孔擴(kuò)張理論的一大進(jìn)步。蔣明鏡、沈珠江[3][4]基于巖土軟化材料特征,提出應(yīng)力一次跌落應(yīng)變軟化模型[13][15],采用雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論的屈服函數(shù)形式推導(dǎo)并
12、給出柱形孔擴(kuò)張時的應(yīng)力場、應(yīng)變場、位移場和最終擴(kuò)張壓力的計算公式。 俞茂宏90年代提出了一個新的強(qiáng)度理論[11][12]:統(tǒng)一強(qiáng)度理論,它從雙剪單元體出發(fā),既考慮了作用于單元體上的全部應(yīng)力以及他們對材料屈服的不同貢獻(xiàn),又考慮到盡量減少材料參數(shù)便于工程應(yīng)用,形成一個全新的強(qiáng)度理論。近年來在國內(nèi)外已得到成功的推廣應(yīng)用。</p><p> 擠土效應(yīng)研究方法主要由圓孔擴(kuò)張理論、應(yīng)變路徑法、滑移線理論、有限元法和模型槽試
13、驗(yàn)等[17][18]。其中以采用圓孔擴(kuò)張理論研究擠土效應(yīng)的較多,故本文首先對圓孔擴(kuò)張理論的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要的介紹。</p><p> 由于圓孔擴(kuò)張理論形式簡單、易于求解,所以這種方法一經(jīng)提出,受到許多研究人員的歡迎。經(jīng)過A.C.Vesic、Gibson等的研究、發(fā)展,已經(jīng)成為解決沉樁對周圍土體影響問題應(yīng)用最為廣泛的方法之一[10][16]。</p><p> 開口管樁沉樁過程中,部分
14、土體擠入管內(nèi)形成的土柱稱為“土塞”[19]。樁端下的土?xí)咳牍軆?nèi),因此,管內(nèi)的土就可能像瓶塞一樣阻止樁的貫入和土繼續(xù)涌入管中,這樣就形成了土塞。開口管樁和閉口管樁相比較,排土量減少,對樁周土的擠土效應(yīng)減弱,而且存在土塞與樁管內(nèi)壁復(fù)雜的相互作用。土塞效應(yīng)與擠土效應(yīng)相互影響、相互制約。人為地將兩者割裂開來進(jìn)行研究是不符合工程實(shí)際的。因此土塞作用使得開口管樁的沉樁性狀比閉口樁沉樁性狀更復(fù)雜,對打樁性狀和樁的承載力影響非常大。國外對此方面的研究
15、開始較早,土塞的物理力學(xué)性質(zhì)直接影響到其與管壁之間作用力的傳遞。近年來,國內(nèi)學(xué)者對此也進(jìn)行了一定的研究。</p><p> 1.3 本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)</p><p> 1.3.1 本文主要工作</p><p> 1.本文基于Vesic孔擴(kuò)張理論基礎(chǔ)上[1],Vesic總結(jié)了球形孔和柱形孔的擴(kuò)張問題的解答,將圓孔擴(kuò)張法推廣到可壓縮土體,將體積應(yīng)變引入解答分析
16、中,即引入修正剛度指標(biāo)I, 建立了剛度指標(biāo)與體積應(yīng)變的關(guān)系式。</p><p> 2.考慮到對于巖土、硬粘土、結(jié)構(gòu)性粘土、緊密砂土及混凝土等材料,在應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上有明顯的峰值。峰值后,應(yīng)力隨變形增大而降低,稱為軟化,之后趨于穩(wěn)定的數(shù)值。在體積應(yīng)變與主應(yīng)變曲線上,隨著主應(yīng)變的增大,體積應(yīng)變先是減小,然后逐漸增大,稱為剪脹。所以有必要考慮軟化和剪脹對柱形擴(kuò)孔的影響。文中將基于空間軸對稱統(tǒng)一強(qiáng)度理論推導(dǎo)其統(tǒng)一解析解
17、。</p><p> 3.在推導(dǎo)出孔擴(kuò)張理論統(tǒng)一解析結(jié)果后,考慮中間主應(yīng)力的影響,探討軟化系數(shù),剪脹效果對材料應(yīng)力場、位移場的最大塑性區(qū)半徑以及最終擴(kuò)張壓力的影響規(guī)律。</p><p> 4.考慮到管樁沉樁過程中,會同時產(chǎn)生擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng)。管樁的擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng)相互影響、相互制約,文中將對管樁的沉樁土塞效應(yīng)進(jìn)行一定的推導(dǎo),為得到其應(yīng)力場和位移場的解析解答。</p>
18、<p> 5.對工程實(shí)例進(jìn)行分析,得到一些經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律。 </p><p> 1.3.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)</p><p> 靜壓樁施工產(chǎn)生的擠土效應(yīng)的問題的分析是個十分復(fù)雜的問題,其內(nèi)容涉及很多方面,如大變形問題、固結(jié)問題、樁土接觸面問題、土體本構(gòu)關(guān)系問題等等一系列的問題,如果要完全考慮所有這些問題,則要得到擠土應(yīng)變場、應(yīng)力場以及位移場的解答幾乎是不可能的。因此樁周土體在受到擠
19、壓后的各因素所影響變形的規(guī)律將是本文研究的重點(diǎn)。</p><p> 1.具體為考慮中間主應(yīng)力的影響,并同時考慮土體的剪脹和應(yīng)變軟化特性研究圓孔擴(kuò)張問題,推導(dǎo)柱形孔擴(kuò)張塑性區(qū)、彈性區(qū)的應(yīng)力場、位移場、極限擴(kuò)孔壓力及最大塑性區(qū)半徑的顯示表達(dá)式。</p><p> 2.通過考慮到土塞效應(yīng)對靜壓樁的沉樁擠土效應(yīng)進(jìn)行研究及補(bǔ)充。</p><p> 3.而且通過圖表的形式
20、形象直觀的反應(yīng)出軟化、剪脹參數(shù)以及統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b的變化得出規(guī)律。最后通過算例分析剪脹特性、軟化參數(shù)對孔擴(kuò)張的影響,從不同的角度分析了靜壓樁沉樁擴(kuò)孔擠土效應(yīng)。 </p><p> 圖1-1 本文分析具體技術(shù)路線</p><p> 第2章 靜壓樁沉樁孔擴(kuò)張理論分析 </p><p> 2.1 圓孔擴(kuò)張理論</p>
21、;<p><b> 2.1.1 概述</b></p><p> 在灘涂工程中,孔擴(kuò)張理論廣泛應(yīng)用于隧道、井筒、沉樁等問題的擠土分析中。Gibsom和Anderson于1961年將該理論引入巖土工程領(lǐng)域,幾十年來,在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界共同努力下,該理論得到了不斷的完善和發(fā)展,使其在巖土工程中解決問題的范圍不斷加寬。</p><p> 圖2-1 本章技術(shù)路
22、線圖</p><p> 2.1.2 基本假定及模型 </p><p> 1)土體是飽和、均勻、各向同性的理想彈塑性材料;</p><p> 2)小孔在無限大的土體中擴(kuò)張;</p><p> 3)土體屈服服從Tresca 屈服準(zhǔn)則或 Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則。 </p><p> 土體在孔壁內(nèi)
23、壓力P作用下,徑向受壓。當(dāng)p較小時,孔周圍土體處于彈性狀態(tài);當(dāng)p值增大到某一臨界值時,孔周圍土體屈服,進(jìn)入塑性狀態(tài);隨著p值繼續(xù)增大,塑性區(qū)半徑不斷擴(kuò)展,成環(huán)狀塑性區(qū);在塑性區(qū)外,土體仍保持彈性狀態(tài)。設(shè)孔的初始半徑為,孔徑為,塑性區(qū)半徑為,擴(kuò)張后孔最終半徑為,相應(yīng)的孔內(nèi)最終壓力值為。在半徑以外的土體保持彈性狀態(tài),如圖2-2所示。</p><p> 圖2-2 圓孔擴(kuò)張模型</p><p>
24、; 2.1.3 基本方程</p><p><b> 平衡方程:</b></p><p> x=1,2 分別對應(yīng)于柱形孔和球形孔。</p><p> 為土體徑向應(yīng)力;為土體切向應(yīng)力;r為計算點(diǎn)半徑。</p><p><b> 幾何方程為: </b></p><p>
25、; 為徑向位移 </p><p> 彈性本構(gòu)方程為胡克定律;</p><p> 對于 Tresca材料,材料屈服表達(dá)式為: k為Tresca常數(shù)。 </p><p> 對于Mohr-Coulomb材料,材料屈服表達(dá)式為:</p><p> 分別為土體的內(nèi)摩擦角和
26、凝聚力。</p><p> 2.1.4 經(jīng)典圓孔擴(kuò)張理論解概述</p><p> (1)最終擴(kuò)孔壓力解</p><p> 在Vesic理論[1]中,最終擴(kuò)孔壓力解的表達(dá)式為:</p><p> 為了確定極限擴(kuò)張壓力和的值,可利用孔的體積變化等于彈性區(qū)體積變化加上塑性區(qū)的體積變化的關(guān)系。于是有:</p><p>
27、<b> 略去的平方項(xiàng),得:</b></p><p> 對于彈塑性邊界,當(dāng)及屈服條件得:</p><p><b> 求得值后,代入:</b></p><p> 可以計算出極限擴(kuò)張壓力。</p><p> 平均塑性應(yīng)變是作為已知值引進(jìn)的。實(shí)際上,平均塑性體積應(yīng)變是塑性區(qū)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的函數(shù),為解
28、決這個問題,可采用迭代法求解。</p><p> (1)先假定一個塑性區(qū)體積應(yīng)變平均值,由上述分析可得到塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài);</p><p> (2)由步驟(1)計算得到的應(yīng)力狀態(tài),根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的體積應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系,確定修正的平均塑性體積應(yīng)變;</p><p> (3)用修正的平均塑性體積應(yīng)變,重復(fù)步驟(1)和(2),直至 </p><
29、p> 這樣,就可得到滿意的解答。然后根據(jù)值以及其他數(shù)據(jù),就可以確定孔內(nèi)最終壓力。</p><p> (2)塑性區(qū)半徑的求解</p><p> 要想求得,為了計算方便,可以利用任意深度處孔的體積變化等于彈性區(qū)的體積變化加上塑性區(qū)的體積變化。</p><p><b> 于是有:</b></p><p><
30、b> 略去的平方項(xiàng),得:</b></p><p><b> (1-1)</b></p><p><b> 其中:</b></p><p> 在彈性區(qū)邊界,當(dāng)時,則有。同時考慮初始應(yīng)力可得:</p><p><b> (1-2)</b></p&g
31、t;<p> 將式(1-2)代入(1-1)可得:</p><p><b> (1-3)</b></p><p> 在彈塑性交界處,即時,</p><p><b> 代入(1-3)得:</b></p><p><b> 引入剛度指標(biāo):</b></p&
32、gt;<p><b> 其中,剪切模量G:</b></p><p><b> 抗剪強(qiáng)度S:</b></p><p> 則: </p><p><b> (1-4)</b></p><p> 式(1-4)中,可用迭代
33、法假設(shè)是已知的,推導(dǎo)出塑性區(qū)半徑。求出后,最終擴(kuò)張壓力以及土體中的應(yīng)力</p><p> 2.2 采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論分析柱形孔擴(kuò)張問題</p><p><b> 2.2.1 概述</b></p><p> 擴(kuò)孔理論的研究已有不少成果,這些成果是分析孔中擠土效應(yīng)和多種土工測試的理論基礎(chǔ),如沉樁效應(yīng)等。但是,一些巖土類材料受力達(dá)峰值后,具有明顯
34、的軟化現(xiàn)象,變現(xiàn)為彈塑性軟化,同時在受力過程中產(chǎn)生剪脹現(xiàn)象,這時傳統(tǒng)的 Vesic擴(kuò)孔理論就顯不足,Mohr-Coulomb準(zhǔn)則表達(dá)式簡單,但其最大的缺點(diǎn)是沒有考慮中間主應(yīng)力效應(yīng),同時他將土當(dāng)成理想彈塑性材料,未考慮土的應(yīng)變軟化及剪脹特性,因而與材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符。因此本文將在此利用巖土工程界廣泛采用并更符合實(shí)際的雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,考慮中間主應(yīng)力的影響,并同時考慮土體的剪脹和應(yīng)變軟化特性,推導(dǎo)孔擴(kuò)張問題的精確相似解。</p>
35、<p> 2.2.2 采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論的柱形孔擴(kuò)張問題推導(dǎo)</p><p> 對于柱形孔,據(jù)文獻(xiàn)[11][12],得到統(tǒng)一強(qiáng)度理論在本問題中的表達(dá)式,</p><p><b> 令</b></p><p> 得到 </p><p><b> (1)<
36、;/b></p><p> 根據(jù)軸對稱問題的特點(diǎn),并假設(shè)以壓為正,拉為負(fù),式(1)也可以寫成:</p><p><b> (2)</b></p><p><b> (3)</b></p><p> 式中: </p><p><b>
37、; (4)</b></p><p> 和為統(tǒng)一內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。</p><p> 和分別為材料的凝聚力和內(nèi)摩擦角,為統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù),m為引入?yún)?shù),在塑性區(qū)的各個階段,。 </p><p> 采用空間軸對稱問題的統(tǒng)一強(qiáng)度理論,其軟化前和軟化后的屈服準(zhǔn)則可以表示為:</p><p><b> (5)</b&g
38、t;</p><p> 表示材料軟化前,表示材料軟化后。</p><p> 2.2.3 擴(kuò)孔的彈塑性分析</p><p> 若不計體力,則整個區(qū)域滿足: </p><p><b> (6)</b></p><p><b> (7)</b></p>&l
39、t;p> a)彈塑性區(qū)應(yīng)力場的統(tǒng)一解表達(dá)式:</p><p><b> 彈性區(qū)有兩張情況:</b></p><p> (1)當(dāng)時,則由彈性力學(xué)可以得出應(yīng)力場、應(yīng)變場和位移場為:</p><p><b> (8)</b></p><p><b> (9)</b>&
40、lt;/p><p><b> (10)</b></p><p> 式中 為內(nèi)孔壓力;為初始應(yīng)力。 (2)當(dāng)時,將(8)~(9)式中的改為,用來表示,為</p><p> 彈塑性交界面上的徑向應(yīng)力。可以得到:</p><p> (11)
41、 (12)</p><p><b> (13)</b></p><p> 塑性區(qū)的區(qū)域范圍是:。</p><p> 將(8)式代入(5)式(i=0),并且R=,可得臨界擴(kuò)張壓力為:</p><p><b> (14)</b></p><p> 將(
42、5)式(i=1)代入(6)式中可以得到:</p><p><b> (15)</b></p><p> 解得: </p><p><b> (16)</b></p><p><b> (17)</b></p>
43、<p> 由邊界條件得出: (18)</p><p> 所以 (19)</p><p> 從上式中,令,代入到(11)~(13)中可以得到彈性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力場、應(yīng)變場和位移場的
44、解答:</p><p><b> (20)</b></p><p><b> (21)</b></p><p><b> (22)</b></p><p> 根據(jù)彈塑性交界面的應(yīng)力條件參考文獻(xiàn)[2],可以得到p與的關(guān)系為</p><p><
45、b> (23)</b></p><p> 或者 </p><p><b> (24) </b></p><p> b) 塑性區(qū)位移場、應(yīng)變場的確定</p><p> 根據(jù)彈塑性交界面上的應(yīng)力條件,由(21)式和(22)式可以得到彈塑性交界面上的應(yīng)變和位移:
46、 </p><p><b> (25)</b></p><p><b> (26)</b></p><p> 根據(jù)體應(yīng)變,徑向應(yīng)變,切向應(yīng)變之間的關(guān)系,有下式成立:</p><p><b> (27)</b></p><p><b&g
47、t; (28)</b></p><p> 又因?yàn)?</p><p><b> (29)</b></p><p><b> 考慮到:</b></p><p> ,為體應(yīng)變,,為峰值后的塑性應(yīng)變,以壓為正,拉為負(fù),</p><p> 為
48、大小主應(yīng)變,h是反應(yīng)剪脹特性的影響參數(shù)。</p><p> 既而由切向應(yīng)力,徑向應(yīng)力以及剪脹參數(shù)的影響得到: </p><p><b> (30)</b></p><p> 由上式及(25)式和(7)式得到:</p><p><b> (31)</b></p><p>
49、; 上式解得: </p><p><b> (32)</b></p><p> 其中c 為積分常數(shù)。當(dāng)R=時,c可通過式(26)求得:</p><p><b> (33)</b></p><p> 代入(32)式可得u的表達(dá)式,既而求得:</p><
50、p><b> (34)</b></p><p> 式中的可由式(24)得出。</p><p> c) 最終擴(kuò)張壓力和最大塑性區(qū)半徑的確定</p><p> 塑性區(qū)內(nèi)的體積應(yīng)變由式(34)可求得:</p><p><b> (35)</b></p><p>
51、再根據(jù)體積平衡條件最終可以得到:</p><p><b> (36)</b></p><p> 式中 </p><p><b> (37)</b></p><p><b> (38)</b></p><p&
52、gt; 式(36)可用迭代法進(jìn)行求解,得出,進(jìn)而得到,再依據(jù)(23)式得到最終擴(kuò)孔壓力:</p><p><b> (39)</b></p><p> 再將迭代法解得的,從而得到的代入上式。便可求出。</p><p> 2.3 分析土塞效應(yīng)對柱形孔的擴(kuò)張問題</p><p><b> 2.3.1 概述
53、</b></p><p> 目前,靜壓樁在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用。靜壓樁現(xiàn)澆灌注而形成的混凝土筒型樁體在施工過程中,會同時產(chǎn)生擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng)?,F(xiàn)澆灌注而形成的混凝土筒型樁體在施工過程中,樁內(nèi)大量土體不是擠向周圍,而是被內(nèi)管套入其中,稱筒內(nèi)的土柱為“土塞”[7][17]。開口管樁和閉口管樁相比較,排土量減少,對樁周圍的擠土效應(yīng)減弱,而且存在土塞與管樁內(nèi)壁復(fù)雜的相互作用。因此土塞作用使得開口管樁
54、的沉樁性狀比閉口樁沉樁更復(fù)雜,對打樁性狀和樁的承載力影響非常大。大量工程實(shí)踐證明:土塞的形成對樁的承載力有較大的影響。管樁的擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng)相互影響、相互制約,人為地將兩者割裂開來進(jìn)行研究是不符合工程實(shí)際的。</p><p> 2.3.2 土塞效用的柱形孔擴(kuò)張解析解 </p><p><b> 圖2-3</b></
55、p><p><b> 基本假設(shè):</b></p><p> (1)土體服從Tresca屈服條件;</p><p> (2)孔內(nèi)壓力從樁頂?shù)綐兜资遣蛔兊模?lt;/p><p> (3)忽略樁底土體的體積變化。</p><p> 柱形孔擴(kuò)張問題是平面應(yīng)變軸對稱問題,見圖2-3(圖中:為土塞半徑,h為
56、土塞高度:為塑性區(qū)外側(cè)邊界的徑向位移:L為樁入土深度)。在整個區(qū)域內(nèi),均滿足平面應(yīng)變軸對稱問題的應(yīng)力平衡微分方程[16][19]:</p><p><b> (1)</b></p><p> 幾何方程為 (2)</p>&
57、lt;p><b> 式中:為徑向位移。</b></p><p> 彈性階段本構(gòu)物理方程為</p><p><b> (3)</b></p><p><b> (1)彈性階段</b></p><p> 根據(jù)彈性理論,選取應(yīng)力函數(shù),則有</p><
58、;p><b> (4)</b></p><p><b> 因此</b></p><p><b> (5)</b></p><p><b> (6)</b></p><p> 當(dāng)時,。代入式(5)</p><p>&l
59、t;b> 可得</b></p><p><b> (7)</b></p><p><b> 由此可得</b></p><p><b> (8)</b></p><p> (9)
60、
61、
62、 </p><p><b> (10)</b></p><p> 由式(9),(10)可以得到柱形孔擴(kuò)張問題中土體處于彈性階段時土體應(yīng)力分布情況。軸對稱條件下徑向位移為</p><p><b> (11)</b></p><p> 結(jié)合式(9),(11)
63、可改寫為</p><p><b> (12)</b></p><p><b> ?。?)塑性階段</b></p><p> 塑性階段考慮到屈服條件問題,在這里考慮Tresca 材料。</p><p> 在屈服條件下,對Tresca 材料有</p><p><b&g
64、t; (13)</b></p><p> 將式(13)代入式(1)可得</p><p><b> (14)</b></p><p> 積分式(14)后可得</p><p><b> (15)</b></p><p> 柱形孔擴(kuò)張后,內(nèi)側(cè)半徑,內(nèi)側(cè)壓力,
65、根據(jù)這一邊界條件代入式(15)得</p><p><b> (16)</b></p><p> 結(jié)合式(15)和(16)可得</p><p><b> (17)</b></p><p> 將式(17)代入式(13)可得</p><p><b> (18)&
66、lt;/b></p><p> Tresca 材料塑性體積應(yīng)變等于0,忽略塑性區(qū)材料在彈性階段的體積變化,即可認(rèn)為塑性區(qū)總體積不變,則在沉樁過程中樁排開的土體體積等于彈性區(qū)體積變化與土塞體積之和。由此可推出孔內(nèi)壓力值和塑性區(qū)最大半徑: </p><p><b> (19)</b></p><p> 展開式(19),略去的高次項(xiàng)和項(xiàng)
67、得</p><p><b> (20)</b></p><p> 在彈塑性交界處,。由柱形孔彈性階段徑向位移解式(12)可得</p><p><b> (21)</b></p><p> 彈性交界處徑向應(yīng)力可由塑性區(qū)應(yīng)力表達(dá)式式(17)得</p><p><b&
68、gt; (22)</b></p><p> 將式(22)代入(21),可得</p><p><b> (23)</b></p><p> 在彈塑性交界處,,代入式(13)可得</p><p><b> (24)</b></p><p><b>
69、 又由式(10)可得</b></p><p><b> (25)</b></p><p> 由式(24),(25)可得</p><p><b> (26)</b></p><p> 由式(20),(21)。消去,可得</p><p><b>
70、 (27) </b></p><p> 將式(26)代入(27)可得</p><p><b> (28)</b></p><p><b> 于是有</b></p><p><b> (29)</b></p><p> 由式(22),
71、(26),(29)可得</p><p><b> (30)</b></p><p> 由式(20),(29)可得</p><p><b> (31)</b></p><p> 2.3.3 土塞效應(yīng)分析小結(jié)</p><p> 算例:設(shè)有一開口管樁在均質(zhì)土中靜壓沉樁,內(nèi)
72、半徑R=380mm,D=392mm,=17°,c=0,</p><p> =18kN,=0.3,E=0.7Mpa.繪制以下關(guān)系曲線。</p><p> 1)當(dāng)土塞長度分別為0.5、1.0、1.5、2.0m,求管樁內(nèi)的土塞效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力;</p><p> 2)當(dāng)土塞長度為1m,內(nèi)半徑R=120,140,150,160,170,180mm時,管樁內(nèi)的土
73、塞效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力;</p><p> 3)當(dāng)內(nèi)半徑R=380mm,土塞高度為1m,樁壁厚t=10,12,14,18,20mm時,管樁內(nèi)的土塞效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力。</p><p> 由上述算例代入解析解繪制出土塞應(yīng)力的影響關(guān)系曲線見圖2-4,圖2-5,圖2-6。</p><p> 圖2-4 土塞高度與土塞應(yīng)力曲線</p><p> 圖2-5
74、 管內(nèi)半徑與土塞效應(yīng)曲線</p><p> 圖2-6 樁壁厚與土塞應(yīng)力曲線</p><p> 通過算例建立了管徑、管壁厚度以及土塞高度與土塞效應(yīng)相對關(guān)系,從圖2-4,圖2-5,圖2-6中發(fā)現(xiàn)土塞高度與土塞徑向應(yīng)力成正比,土塞閉塞效應(yīng)的強(qiáng)弱主要取決于樁徑,與樁徑成反比但是前提為不同樁徑、相同壁厚。由此可以發(fā)現(xiàn)土塞與徑厚比成正比,徑厚比越大,形成的土塞也越高;徑厚比越小,形成的土塞也越
75、低。以上僅從解析解出發(fā)分析了一部分的影響因素未考慮到土質(zhì)以及其他存在因素對其的影響,還應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)以及工程實(shí)例才能得出更加具體有說服力的結(jié)論。</p><p> 第3章 計算結(jié)果與分析 </p><p> 下面通過圖表來考察中主應(yīng)力、剪脹以及軟化對塑性區(qū)半徑和極限擴(kuò)張壓力的影響,計算參數(shù)取為假設(shè)土的彈性模量kpa,泊松比為0.4,粘聚力=為40kpa,,。參數(shù)代入之前推導(dǎo)得出的塑性區(qū)半徑
76、解析式、最終擴(kuò)孔壓力解析式以及位移解析式等繪制出個參數(shù)影響的關(guān)系曲線。</p><p> 3.1 軟化特性的影響</p><p> 通過修改值來反應(yīng)軟化特性的影響,取h=1.5。</p><p> 圖3-1繪出了最終擴(kuò)孔壓力與參數(shù),b的關(guān)系曲線,可以看出,圖線成線性增長關(guān)系隨值的增大而增大。同時通過控制變量的方法觀測可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)值不變的情況下,隨b值的增大而增
77、大。</p><p> 圖3-1 最終擴(kuò)孔壓力與軟化內(nèi)摩擦角,b的關(guān)系曲線</p><p> 圖3-2繪出了b=0時擴(kuò)孔壓力與、塑性區(qū)半徑的關(guān)系曲線,可以看出,相同擴(kuò)孔壓力下,塑性區(qū)半徑隨值增大而減小,同時在塑性區(qū)半徑不變的情況下從圖中也可以看出隨值的增大而增大。</p><p> 圖3-2 擴(kuò)張壓力與,b塑性區(qū)半徑的關(guān)系曲線</p><
78、;p> 圖3-3可以看出處的徑向位移與參數(shù),b的關(guān)系曲線,可以看出,處的徑向位移隨值增大而減小。同時可以看出隨著統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b的增大而減小。</p><p> 圖3-3 徑向位移與,b的關(guān)系曲線 </p><p> 圖3-4繪出了擴(kuò)孔壓力p=500kPa和b=0時軟化對徑向應(yīng)力的影響曲線,可以看出,塑性區(qū)半徑隨值的減小而增大,徑向應(yīng)力在彈塑性交界面上連續(xù)。</p>
79、;<p> 圖3-4 軟化對徑向應(yīng)力的影響</p><p> 圖3-5繪出了擴(kuò)孔壓力p=500kPa和b=0時軟化對切向應(yīng)力的影響曲線,可以看出,塑性區(qū)半徑隨值增大而減小。同時,也可以看出,切向應(yīng)力不連續(xù),而且軟化對切向應(yīng)力的影響要大于對徑向應(yīng)力的影響。軟化對切向應(yīng)力的影響主要體現(xiàn)在彈塑性界面上的應(yīng)力間斷值大小。值越小,間斷值越大。</p><p> 圖3-5 軟化對切
80、向應(yīng)力分布的影響</p><p> 3.2 剪脹特性的影響</p><p> 通過修改h的的取值來反映不同剪脹特性的影響,h的取值h=1到h=2.77(根據(jù)相關(guān)流動法則計算得到h的最大值)。</p><p> 圖3-6繪出了最大塑性區(qū)半徑與參數(shù)h,b的關(guān)系曲線,可以看出,最大塑性區(qū)半徑隨h值的增大而增大,當(dāng)h不變的情況下,隨b值的增大而減小。</p>
81、;<p> 圖3-6 最大塑性區(qū)半徑與h,b的關(guān)系曲線</p><p> 圖3-7繪出了當(dāng)擴(kuò)孔壓力p=500kpa時,R=處的徑向位移與參數(shù)h、b的關(guān)系曲線,從圖上可以看出,徑向位移隨h的增大而減小,h對徑向位移的影響較大,當(dāng)b=0的情況下,h=1的位移比h=2.77時的位移增大較多。</p><p> 圖3-7 徑向位移與h,b的關(guān)系曲線</p>&l
82、t;p> 3.3 統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b的影響</p><p> 通過上述各圖可以看出,統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b值對最大塑性區(qū)半徑、最終擴(kuò)孔壓力、位移場均有影響。通過系數(shù)b的取值來分析統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)的影響。b=0時俞茂宏統(tǒng)一強(qiáng)度理論退化Mohr-Coulomb準(zhǔn)則,b=1時為雙剪應(yīng)力強(qiáng)化理論參考文獻(xiàn)[11][12]。</p><p> 圖3-8繪出了擴(kuò)孔壓力p與b以及塑性區(qū)半徑的關(guān)系。同一塑性區(qū)半
83、徑條件下,擴(kuò)孔壓力隨b值的增大而增大。</p><p> 圖3-8 擴(kuò)孔壓力與b塑性區(qū)半徑的關(guān)系曲線</p><p> 圖3-9繪出了擴(kuò)孔壓力p=500kPa和=28°時b值對徑向應(yīng)力分布的影響曲線,可以看出,b值對徑向應(yīng)力影響較小,徑向應(yīng)力在彈塑性交界面上連續(xù)。</p><p> 圖3-9 b值對徑向應(yīng)力分布的影響</p><
84、;p> 圖3-10繪出了擴(kuò)孔壓力p=500kPa和=28°時b值對切向應(yīng)力分布的影響曲線,可以看出,b對切向應(yīng)力影響較大大于對徑向應(yīng)力的影響。</p><p> 圖3-10 b值對切向應(yīng)力分布的影響</p><p> 圖3-11給出了b值對臨界壓力的影響曲線,可以看出,臨界壓力隨b值的增大而增大。 </p><p> 圖3-11 b值對
85、臨界壓力的影響</p><p><b> 3.4 分析小結(jié)</b></p><p> 剪脹、軟化以及屈服準(zhǔn)則的選取對柱形擴(kuò)孔問題的求解有較大影響。實(shí)際工程中要綜合考慮以上三種因素,方能得出正確解答。b=0時相當(dāng)于不考慮中間主應(yīng)力的影響,從圖中可以看出,中主應(yīng)力對計算結(jié)果有明顯的影響,考慮中主應(yīng)力時,塑性區(qū)半徑與孔徑之比顯然比不考慮中主應(yīng)力時要小,而極限擴(kuò)張壓力明顯
86、比不考慮中主應(yīng)力時要大,也就是說不考慮中主應(yīng)力影響時結(jié)果偏于保守,所以在工程應(yīng)用中比如估算樁基承載力時,考慮中主應(yīng)力影響非常重要,而且更經(jīng)濟(jì)。土的軟化程度越高,塑性區(qū)半徑與孔徑比越大,土的軟化特性對極限擴(kuò)張壓力有顯著影響,隨土軟化程度的提高,極限擴(kuò)張壓力隨之減??;隨著土的剪脹角增大,塑性區(qū)半徑與孔徑比以及極限擴(kuò)張壓力都隨增大。</p><p><b> 第4章 工程實(shí)例</b></
87、p><p><b> 4.1 工程實(shí)例1</b></p><p> 福州某基礎(chǔ)工程公司,采用靜壓沉管樁施工,某16個工程的有關(guān)土體參數(shù)以及用本文計算方法求得的極限擴(kuò)孔壓力值如表4-1所示。計算時假定粘性土。對砂性土,對淤泥,其他土體取。c、是采用地質(zhì)報告中的指標(biāo)。是根據(jù)地質(zhì)報告求得的某點(diǎn)的平均壓力,其理論計算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比如表4-1所示。</p>&
88、lt;p> 表4-1 靜壓樁沉樁的實(shí)測值與理論計算值比較表</p><p> 從表4-1靜壓樁沉樁的實(shí)測值與理論值比較表中可以看出,統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b對計算結(jié)果有明顯的影響,理論計算值隨統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b值的增大而增大,同時從同一內(nèi)粘聚力和內(nèi)摩擦角相對應(yīng)的實(shí)測值中可以不難發(fā)現(xiàn)土體的內(nèi)摩擦角以及內(nèi)粘聚力都對實(shí)測值有一定的影響,而且實(shí)測結(jié)果完全處于理論計算結(jié)果的規(guī)律之內(nèi),結(jié)合上一章通過圖表進(jìn)行的計算結(jié)果分析,進(jìn)一
89、步說明了本文理論方法具有一定的工程應(yīng)用價值。</p><p><b> 4.2 工程實(shí)例2</b></p><p> 上海某小區(qū)廠房進(jìn)行了場地的各類勘探。根據(jù)地質(zhì)報告中土體參數(shù)。計算時假定粘性土,對砂性土,對淤泥,其他土體取。c、是采用地質(zhì)報告中的指標(biāo)。是根據(jù)地質(zhì)報告求得的某點(diǎn)的平均壓力,其理論計算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比如表4-2所示。</p><
90、p> 表4-2 靜壓樁沉樁理論值與計算值比較</p><p> 從表4-2的靜壓樁沉樁的實(shí)測值與理論值比較表中也可以看出,統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b對計算結(jié)果有明顯的影響,理論計算值隨統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b值的增大而增大,同時從同一內(nèi)粘聚力和內(nèi)摩擦角相對應(yīng)的實(shí)測值中可以不難發(fā)現(xiàn)土體的內(nèi)摩擦角以及內(nèi)粘聚力都對實(shí)測值有一定的影響,而且實(shí)測結(jié)果完全處于理論計算結(jié)果的規(guī)律之內(nèi),結(jié)合上一章通過圖表以及表4-1進(jìn)行的計算結(jié)果分析,從
91、不同的工程實(shí)例反應(yīng)了相同的比較結(jié)果,進(jìn)而說明了本文理論方法具有一定的工程應(yīng)用價值。</p><p> 4.3 工程實(shí)例3</p><p> 為消除算例分析的偶然性,采用工程實(shí)例3進(jìn)行對比分析。該工程的具體概況為:鞍山新村站工程位于楊浦區(qū)鞍山二村內(nèi),南面緊靠控江路。車站主體結(jié)構(gòu)全長為151.40m,端頭井寬23.80m,標(biāo)準(zhǔn)段寬19.60m,車站主體結(jié)構(gòu)西高東低,縱坡為。車站主體結(jié)構(gòu)維
92、護(hù)采用600m厚的地下連續(xù)墻,端口井位置深度26m,標(biāo)準(zhǔn)段為23m,端口井部位開挖深度約14.7m。標(biāo)準(zhǔn)段部位開挖深度約12.7m。</p><p> 根據(jù)上海軌道交通M8線鞍山新村車站設(shè)計要求,基坑內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)段為地下連續(xù)墻接頭處抽條加固,共有19個抽條,端頭井為網(wǎng)絡(luò)抽條加固,端頭井外側(cè)局部加固?;觾?nèi)標(biāo)準(zhǔn)段和端頭井內(nèi)加固深度均為3.0m(坑底一下);端頭井外加固深度約為16m(地表下2.0m以下)。車站場地建址處
93、場地平坦,地面標(biāo)高2.92m~3.21m。該工程不利的土層主要是分布于西北部的洪填土和灰色粘質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土,本地區(qū)淺部地下水屬潛水類型,主要由降水及地表水補(bǔ)給,地下水位埋深約為1.3m~1.7m。其理論計算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比表如表4-3所示。</p><p> 表4-3 靜壓樁沉樁理論值與計算值比較</p><p> 注:①褐黃色粉質(zhì)粘土;②灰色粘質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;③灰色淤泥質(zhì)
94、粉質(zhì)粘土;</p><p> ?、芑疑倌噘|(zhì)粘土;⑤灰色粘土;⑥灰色粉質(zhì)粘土;⑦灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土</p><p> 從表4-3中可以看出,由于土體參數(shù)b值不能確定,對每個不同計算值而言,其與實(shí)測結(jié)果相差也不大,而且實(shí)測結(jié)果完全處于理論計算結(jié)果的規(guī)律之內(nèi),進(jìn)一步說明了本文理論方法具有一定的工程應(yīng)用價值。</p><p><b> 4.4 工程實(shí)例4
95、</b></p><p> 現(xiàn)舉例進(jìn)行基于土塞效應(yīng)的柱形孔擴(kuò)張問題的計算。在軟土地區(qū)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁的壓樁時,其基本參數(shù)如下:,,,,,,L=20m,h=10m。其計算結(jié)果見表4-4。</p><p> 表4-4 柱形孔擴(kuò)張位移場及應(yīng)力場結(jié)果</p><p> 根據(jù)上海地區(qū)軟粘土室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果,一般淤泥質(zhì)粘土的剛度比,因而塑性區(qū)半徑與擴(kuò)張小孔半徑比
96、,即塑性區(qū)半徑為樁半徑的7~11倍。本例計算結(jié)果,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。從中可以看出由于土塞的存在,管樁的擠土效應(yīng)相應(yīng)減弱,在淤泥質(zhì)圖中沉樁時,土塞高度大,此時樁的擠土效應(yīng)小。</p><p><b> 4.5 工程實(shí)例5</b></p><p> 第一現(xiàn)場試驗(yàn)的試驗(yàn)場地概況為:地面標(biāo)高在4.29~4.83m,地下水埋深一般為0.4m。三個試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)參數(shù)如下,第一
97、點(diǎn)試驗(yàn)參數(shù)為:=11.5,c=9kPa,=0.5,E=1670kPa;第二點(diǎn)試驗(yàn)參數(shù)為:=11.5,c=12kPa,=0.5,E=2780kPa;第三試驗(yàn)參數(shù)為:=22,c=4kPa,=0.5,E=5900kPa.利用上述試驗(yàn)參數(shù)對本章理論進(jìn)行驗(yàn)證計算,其極限擴(kuò)孔壓力的理論與實(shí)測結(jié)果如表4-5所示。</p><p> 從表4-5中可以看出:隨著b值的增大,無論是球形擴(kuò)孔還是柱形擴(kuò)孔,其擴(kuò)孔壓力值都在增大,其原因
98、是隨著b值的增大,土體的壓縮性等都會相應(yīng)提高,因此所需要的擴(kuò)孔壓力也就相應(yīng)的增大。同時可以看出,理論結(jié)果與實(shí)測結(jié)果較為吻合,初步說明了本章理論的有效性。</p><p> 表4-5 本實(shí)例理論值與實(shí)驗(yàn)值對比</p><p><b> 第5章 結(jié) 論</b></p><p> 本文總結(jié)靜壓樁沉樁擴(kuò)孔擠土效應(yīng)的研究現(xiàn)狀,圓孔擴(kuò)張法是研究靜
99、壓樁擠土效應(yīng)的主要方法[5][9],本文針對現(xiàn)有孔擴(kuò)張理論的不足,對圓孔擴(kuò)張法進(jìn)行改進(jìn),蔣明鏡、沈珠江首先將統(tǒng)一強(qiáng)度理論用于柱形孔的擴(kuò)張問題,他們基于軸對稱平面應(yīng)變統(tǒng)一強(qiáng)度理論,得出了一系列新的結(jié)果,形成蔣-沈擴(kuò)孔公式[3][4]。本文基于空間軸對稱統(tǒng)一強(qiáng)度理論推導(dǎo)出了具有剪脹和軟化特性的巖土材料中柱形孔擴(kuò)張問題的應(yīng)力、位移、極限擴(kuò)孔壓力和最大塑性區(qū)半徑的解析解,并討論了不同軟化和剪脹模式以及不同屈服準(zhǔn)則對柱形孔擴(kuò)張的影響。文中的統(tǒng)一解
100、考慮了材料的中間主應(yīng)力效應(yīng),并通過統(tǒng)一強(qiáng)度理論參數(shù)b反映了不同材料的不同程度的中間主應(yīng)力效應(yīng)。得出與蔣-沈擴(kuò)孔統(tǒng)一公式相似的結(jié)果。從不同的方面對擴(kuò)孔統(tǒng)一公式做出了論述。統(tǒng)一解可以靈活地適應(yīng)不同的工程材料,從本文結(jié)果可以看出:</p><p> (1)剪脹特性對最大塑性區(qū)半徑、最終擴(kuò)孔壓力以及位移場均有影響,對應(yīng)力場無影響。求其對位移的影響最大。</p><p> (2)軟化特性和統(tǒng)一強(qiáng)
101、度理論參數(shù)b對位移場以及最終擴(kuò)孔壓力均有較大影響。對應(yīng)力場影響較小。對應(yīng)力場的影響在塑性區(qū)和彈性區(qū)不同。而且,徑向應(yīng)力在彈塑性交界面上連續(xù),切向應(yīng)力不連續(xù)。軟化特性和統(tǒng)一強(qiáng)度理論參數(shù)b對切向應(yīng)力的影響要大于對徑向應(yīng)力的影響。</p><p> (3)統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)b值對最大塑性區(qū)半徑、最終擴(kuò)孔壓力、位移場均有影響。通過系數(shù)b的取值來分析統(tǒng)一強(qiáng)度參數(shù)的影響。b=0時俞茂宏統(tǒng)一強(qiáng)度理論退化Mohr-Coulomb準(zhǔn)則
102、,b=1時為雙剪應(yīng)力強(qiáng)化理論參考文獻(xiàn)[11][12]。</p><p> (4)沉樁過程是一個非常復(fù)雜的過程,在此過程中會同時產(chǎn)生擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng),由于土塞的存在,管樁的擠土效應(yīng)相應(yīng)減弱,在淤泥質(zhì)圖中沉樁時,土賽高度大,此時樁的擠土效應(yīng)小。</p><p> 剪脹、軟化以及屈服準(zhǔn)則的選取對靜壓樁沉樁擴(kuò)孔問題的求解有較大影響,實(shí)際工程中要綜合考慮以上三種因素,方能得出正確解答。本文的成
103、果可以應(yīng)用于井筒、靜力觸探等土木工程的相關(guān)領(lǐng)域。綜合沉樁過程中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)和土塞效應(yīng),并且得到了樁周土體的應(yīng)力場和位移場解答,為本文的分析提供了一種的新思路。</p><p><b> 參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p> [1] Vesic A.S. Expansion of cavities in infinite soil mass [J].ASCE
104、-JSMFD,1972,98(3M):265-290.</p><p> [2] 王曉鴻,王家來,梁發(fā)云.應(yīng)變軟化巖土材料內(nèi)擴(kuò)孔問題解析解[J].工程力學(xué),1999,16(5):71-76.</p><p> [3] 蔣明鏡,沈珠江.考慮剪脹的線性軟化模型柱形孔擴(kuò)張問題.巖土工程學(xué)報,1995,17(4):10-10.</p><p> [4] 蔣明鏡,沈珠江
105、.巖土類軟化材料的柱形孔擴(kuò)張統(tǒng)一解問題,巖土力學(xué),1996,17(1):1-8..</p><p> [5] 羅戰(zhàn)友.靜壓樁擠土效用及施工措施研究(博士學(xué)位論文).浙江大學(xué),2004.</p><p> [6] 陳文.飽和軟土靜壓樁沉樁機(jī)理及擠土效應(yīng)研究(碩士學(xué)位論文).河海大學(xué),1999.</p><p> [7] 胡中雄.土力學(xué)與環(huán)境土工學(xué).上海:同濟(jì)大學(xué)
106、出版社,1997.</p><p> [8] 范文,俞茂宏,陳立偉,等.考慮材料剪脹及軟化的有壓隧洞彈塑性分析的解析解[J].工程力學(xué),2004,23 </p><p> ?。?9):3213-3220.</p><p> [9 ] 張明義,靜壓樁入樁的研究與應(yīng)用,北京,中國建材工業(yè)出版社,2004.</p><p> [10] 《樁基
107、工程手冊》編寫委員會,樁基工程手冊,北京,中國建筑工業(yè)出版社,1995.</p><p> [11] 俞茂宏,雙剪理論及其應(yīng)用[M],北京:科學(xué)出版社,1998.</p><p> [12] 俞茂宏,何麗南,宋凌宇.雙剪應(yīng)力強(qiáng)度理論及其推廣[J].中國科學(xué)(A),1985,28(12):1113-1120.</p><p> [13] 汪鵬程, 軟化剪脹土中孔
108、擴(kuò)張理論及沉樁擠土性狀研究[D].杭州:浙江大學(xué).2005.</p><p> [14] 王延斌,范文,徐栓強(qiáng). 基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的柱形孔擴(kuò)張問題研究[J]. 巖土力學(xué),2003.</p><p> ?。⊿upp):125~132.</p><p> [15] 溫世游,陳云敏,凌道盛,李月健. 考慮材料剪脹性的球形空腔擴(kuò)張問題的彈塑性分析[J]. 中國有<
109、/p><p> 色金屬學(xué)報,2002,12(2):382-387.</p><p> [16] 杜明芳,肖昭然,張昭,飽和土體圓孔擴(kuò)張的彈塑性解析解[J]. 土工基礎(chǔ),2004,18(3):34-38.</p><p> [17] 蔣彭年. 土的本構(gòu)關(guān)系[M]:北京: 科學(xué)出版社,1982.</p><p> [18] 沈珠江,理論力學(xué)[
110、M]: 北京: 中國水利水電出版社,2000.</p><p> [19] 鄭俊杰,聶重軍,魯燕兒. 基于土塞效應(yīng)的柱形孔擴(kuò)張問題解析解[J]. 巖土力學(xué)與工程學(xué)報,2006,</p><p> 25 :4004-4008.</p><p> [20] Yu M H., Advances in strength theory of materials unde
111、r complex stress state in the 20th century[J].Applied</p><p> Mechanics Reviews, 2002,55(3):169~218.</p><p> [21] Yu H S, Houlsby G T. Finite cavity expansion in dilatant soils: loading analys
112、is [J] Geotechnique,1991,4(2)</p><p> ?。?73-183. </p><p><b> 致 謝 </b></p><p> 轉(zhuǎn)瞬之間,四年的校園生活即將結(jié)束。在這里,我首先向xx環(huán)境與城建學(xué)院的所有老師表示深深的謝意。是你們在我的學(xué)業(yè)上的幫助與點(diǎn)撥,使我掌握了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識,能夠使我信心
113、十足走向社會。而更重要的是老師們對我人生道路上的指點(diǎn),教會了我為人處事的原則,待人接物的方法,為我再次從校園步入社會積累了經(jīng)驗(yàn)。</p><p> 其次,這篇論文的完成,從選題到結(jié)稿都得到了我的導(dǎo)師xx老師的悉心指導(dǎo)與幫助,xx老師耐心細(xì)致地指導(dǎo)我寫作論文的方法和步驟,使我的論文工作能夠有條不紊地進(jìn)行下去。此外,xx老師認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)方式、豁達(dá)自信的人格魅力也給予我很多精神上的啟示,指導(dǎo)我在
114、今后的人生道路上不斷進(jìn)取。</p><p> 在此,我謹(jǐn)向我的xx老師表達(dá)我最崇高的敬意和最衷心的感謝!謝謝饒平平老師在我論文工作中對我孜孜不倦地教誨!</p><p> 同時,論文的順利完成也離不開其他各位老師與我同學(xué)、朋友們的幫助與鼓勵,支持與配合。在整個論文工作中,是你們能協(xié)助我完成調(diào)研,能夠?qū)ξ艺撐奶岢鲆庖娕c建議,使得我的論文能不斷完善。</p><p>
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