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楔形桩和等截面桩中性点位置可视化对比模型试验

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岩土力学 2015年第S1期36卷 38-42页

作者：孔纲强孙学谨曹兆虎周杨河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

地面堆载作用下楔形桩中楔形角的存在可以降低桩身下拽力,但针对倒楔形角的存在与中性点位置关系的研究却相对较少。为了分析地面堆载作用下楔形桩和等截面桩的桩-土相互作用机制,基于透明土材料和PIV(particle image velocimetry)技术... 详细信息

地面堆载作用下楔形桩中楔形角的存在可以降低桩身下拽力,但针对倒楔形角的存在与中性点位置关系的研究却相对较少。为了分析地面堆载作用下楔形桩和等截面桩的桩-土相互作用机制,基于透明土材料和PIV(particle image velocimetry)技术,采用非插入式测试方法开展地面堆载作用下楔形桩和等截面桩中性点位置的对比模型试验研究,测得不同地面堆载等级作用下桩体沉降与桩周土体沉降等变化规律,探讨了桩-土相对位移、中性点位置与地面荷载等级的变化规律。研究结果表明,利用透明土材料来研究桩基中性点位置的试验方法在技术上是可行的;文中试验条件下楔形桩和等截面桩中性点位置均随着地面堆载等级的增加而降低。

关键词：楔形桩负摩阻力中性点模型试验透明土

水平荷载下扩底楔形桩承载力特性透明土模型试验

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土木工程学报 2015年第5期48卷 83-89页

作者：孔纲强曹兆虎周航丁选明河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 重庆大学重庆400045

通过改变纵向截面形式以提高单位材料利用率、提高桩侧摩阻力或桩端阻力的异形桩在工程界逐步得到推广应用;然而,针对纵向截面形式改变对基桩水平向承载力特性影响的研究却相对较少。为分析纵向截面形式改变对水平向承载特性影响规律及... 详细信息

通过改变纵向截面形式以提高单位材料利用率、提高桩侧摩阻力或桩端阻力的异形桩在工程界逐步得到推广应用;然而,针对纵向截面形式改变对基桩水平向承载力特性影响的研究却相对较少。为分析纵向截面形式改变对水平向承载特性影响规律及桩-土相互作用机理;基于透明土材料和PIV(particle image velocimetry)技术,采用非插入式测试方法开展水平荷载作用下扩底楔形桩的承载力特性模型试验,测得水平荷载下基桩H0-y0曲线、基桩变形、以及桩周土体扰动位移场等规律特性,继而探讨水平荷载下扩底楔形桩的极限承载力、基桩变形对桩周土体位移场的扰动规律以及桩-土相互作用机理;同时进行等截面桩、楔形桩的水平向承载力特性透明土模型试验作为对比分析。试验结果表明,文中试验条件下,由于扩大头的存在,扩底楔形桩的水平向承载力约为楔形桩的2.0倍;水平荷载下,桩周土体的竖向位移略比水平向位移要大,桩端附近土体水平向位移变化比竖向位移变化要更明显;水平极限荷载下桩端略有一点向上拔出。

关键词：扩底楔形桩水平荷载模型试验位移场透明土

玻璃砂透明土与标准砂土强度特性对比三轴试验

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建筑材料学报 2014年第2期17卷 250-255页

作者：孔纲强刘璐刘汉龙曹兆虎河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

制备了不同级配的玻璃砂透明土，对其进行了三轴固结不排水剪切试验和直接剪切试验，并与同等条件下的标准砂土试验结果进行了对比分析．结果表明：玻璃砂透明土的抗剪强度随相对密度的增大而增大；标准级配玻璃砂透明土的抗剪强度比0．... 详细信息

制备了不同级配的玻璃砂透明土，对其进行了三轴固结不排水剪切试验和直接剪切试验，并与同等条件下的标准砂土试验结果进行了对比分析．结果表明：玻璃砂透明土的抗剪强度随相对密度的增大而增大；标准级配玻璃砂透明土的抗剪强度比0．5～1．0mm粒径玻璃砂透明土大；相同级配下，玻璃砂透明土与标准砂土的抗剪强度相近，可用玻璃砂透明土模拟天然砂土．

关键词：玻璃砂透明土标准砂土强度特性应力路径三轴试验

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孔隙液体对玻璃砂透明土强度特性影响研究

岩土工程学报 2016年第2期38卷 377-384页

作者：孔纲强孙学谨李辉曹兆虎河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

玻璃砂透明土由一种玻璃砂(或称熔融石英砂)和与之折射率相一致的孔隙液体制配而成的新型人工合成透明土,为岩土工程可视化模型试验方法提供技术支撑。开展混合油、溴化钙溶液、蔗糖溶液以及纯净水等不同孔隙液体所制配成的透明土的三... 详细信息

玻璃砂透明土由一种玻璃砂(或称熔融石英砂)和与之折射率相一致的孔隙液体制配而成的新型人工合成透明土,为岩土工程可视化模型试验方法提供技术支撑。开展混合油、溴化钙溶液、蔗糖溶液以及纯净水等不同孔隙液体所制配成的透明土的三轴固结排水(CD)试验,分析该新型透明土材料的应力–应变关系曲线、体积变形等力学特性以及推导其邓肯–张模型参数。试验结果表明,不同孔隙液体所制配成的透明土试样力学特性规律相似、数值上有所差异;由蔗糖溶液制配成的透明土强度最大、由混合油制配成的透明土强度最小、由溴化钙溶液制配成的透明土强度值与水样熔融石英砂的强度相对更接近。

关键词：透明土孔隙液体强度特性三轴试验

扩大头对楔形桩沉桩位移场影响的透明土模型试验

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应用基础与工程科学学报 2016年第6期24卷 1248-1255页

作者：孔纲强曹兆虎周航郑礼昆孟军河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 德州黄河建业工程有限责任公司山东德州251100

基于透明土和数字图像处理技术,开展扩底(含扩大头)楔形桩和普通楔形桩沉桩过程对比模型试验,动态观测桩周土体在楔形桩沉桩过程中的变形规律及其沉桩影响半径,讨论沉桩过程中扩大头存在对桩周土体位移场的影响规律.结合沉桩过程中土体... 详细信息

基于透明土和数字图像处理技术,开展扩底(含扩大头)楔形桩和普通楔形桩沉桩过程对比模型试验,动态观测桩周土体在楔形桩沉桩过程中的变形规律及其沉桩影响半径,讨论沉桩过程中扩大头存在对桩周土体位移场的影响规律.结合沉桩过程中土体表层径向位移量,对比分析了常规天然土体模型试验、圆孔扩张理论计算和本文基于透明土材料的模型试验等3种方法之间的异同点,验证了本文方法的合理性.本文试验条件下,含扩大头楔形桩沉桩过程中桩周位移(竖向和径向)、沉桩影响半径分别是常规楔形桩的2.0倍和1.3倍左右.

关键词：桩基透明土影响半径位移场模型试验

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扩底楔形桩水平向承载力理论计算方法研究

现代隧道技术 2016年第1期53卷 119-126页

作者：孔纲强周航曹兆虎河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098 河海大学土木与交通学院南京210098

针对水平承载作用下新型扩底楔形桩的理论计算方法研究相对较少的情况,文章基于文克尔地基模型,把桩周土离散为一系列独立的弹簧模型,然后根据欧拉-伯努利梁的挠曲线微分方程,建立了扩底楔形桩在水平荷载作用下桩身变形和内力的理论计... 详细信息

针对水平承载作用下新型扩底楔形桩的理论计算方法研究相对较少的情况,文章基于文克尔地基模型,把桩周土离散为一系列独立的弹簧模型,然后根据欧拉-伯努利梁的挠曲线微分方程,建立了扩底楔形桩在水平荷载作用下桩身变形和内力的理论计算方法。通过对水平荷载作用下扩底楔形桩透明土模型试验结果的对比分析,验证了文章所建立理论模型的准确性和可靠性,并分析了扩大头直径、楔形角、桩长、桩体弹性模量以及水平荷载等级等因素对扩底楔形桩水平向承载力特性的影响规律,研究结果表明,该理论计算方法可以简单、有效地计算水平荷载作用下扩底楔形桩承载力特性。

关键词：桩基扩底楔形桩水平荷载承载力理论分析

极限荷载下纵向截面异形桩破坏形式对比模型试验研究

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岩土力学 2015年第5期36卷 1333-1338页

作者：孔纲强曹兆虎周航邓宗伟郭尤林湖南城市学院土木工程学院湖南益阳4130001 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098

由于基桩纵向截面形式的差异,竖向荷载作用下桩侧摩阻力和桩端阻力发挥存在明显的差异,尽管纵向截面异形桩在工程中得到了一定的应用,然而针对极限荷载下桩端和桩侧土体破坏形式的研究却相对较少。基于透明土材料和粒子图像测速(particl... 详细信息

由于基桩纵向截面形式的差异,竖向荷载作用下桩侧摩阻力和桩端阻力发挥存在明显的差异,尽管纵向截面异形桩在工程中得到了一定的应用,然而针对极限荷载下桩端和桩侧土体破坏形式的研究却相对较少。基于透明土材料和粒子图像测速(particle image velocimetry)技术,针对等体积的扩底楔形桩、楔形桩和等截面桩的承载特性及破坏形式进行对比模型试验,测得桩顶荷载-沉降曲线,研究了各级荷载下桩端和桩侧土体位移场的变化规律以及极限荷载下桩端和桩侧土体的破坏形式;同时分析了不同桩长情况下各类型桩的承载力特性。研究结果表明,在此试验条件下,扩底楔形桩的极限承载力约为常规楔形桩的3.5倍和等截面桩的2.5倍;极限荷载作用下各类型纵向截面异形桩桩端的破坏形式规律基本一致。

关键词：桩基极限承载力位移场透明土粒子图像测速技术模型试验

饱和土中考虑竖向荷载的端承桩水平振动响应解析解

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铁道科学与工程学报 2017年第3期14卷 495-506页

作者：张慧李小娟曹兆虎屈青山黄淮学院建筑工程学院河南驻马店463000 河海大学土木与交通学院江苏南京21098

考虑桩周土三维波动效应变化,将桩基等效为Euler模型,考虑竖向荷载的影响,对饱和地基中端承桩水平振动问题进行了理论研究。引入势函数解耦Biot动力固结方程,通过Laplace变换和分离变量法得到土体应力和位移解析表达式,结合桩土相互作... 详细信息

考虑桩周土三维波动效应变化,将桩基等效为Euler模型,考虑竖向荷载的影响,对饱和地基中端承桩水平振动问题进行了理论研究。引入势函数解耦Biot动力固结方程,通过Laplace变换和分离变量法得到土体应力和位移解析表达式,结合桩土相互作用连续性条件得到桩基位移、内力和桩顶水平动力复阻抗解析表达式。通过算例分析,研究径向孔压分布规律、竖向荷载和长径比对桩基位移和内力的影响,研究结果表明：桩土接触面附近孔压达到峰值;竖向荷载和长径比均会导致桩身位移和内力发生重分布。

关键词：饱和土竖向荷载水平振动复阻抗解析解

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楔形管桩沉桩及桩端后注浆可视化模型试验

铁道科学与工程学报 2017年第5期14卷 922-927页

作者：曹兆虎孔纲强文磊李辉河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

基于人工合成透明土材料和PIV图像处理技术,开展楔形管桩沉桩及桩端后注浆施工过程的可视化模型试验,测得楔形管桩沉桩过程中桩周土体的位移场,桩端后注浆过程中扩大头的形状和直径等变化规律。研究结果表明:楔形管桩沉桩过程中桩周土... 详细信息

基于人工合成透明土材料和PIV图像处理技术,开展楔形管桩沉桩及桩端后注浆施工过程的可视化模型试验,测得楔形管桩沉桩过程中桩周土体的位移场,桩端后注浆过程中扩大头的形状和直径等变化规律。研究结果表明:楔形管桩沉桩过程中桩周土体的位移场与等截面桩略有不同,其最大位移发生在桩顶处;桩端后注浆形成长轴与桩深方向一致的椭圆球孔扩张模式;基于人工合成透明土材料和PIV图像处理技术可以有效实现沉桩及桩端后注浆施工过程的可视化,为桩基相关设计与施工提供参考依据并广泛应用于桩土相互作用问题。

关键词：楔形桩透明土位移场后注浆模型试验