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土钉墙+排桩在明挖隧道深基坑支护中的几个问题

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岩土力学 2016年第4期37卷 1109-1117页

作者：王建华李江腾廖峻招商局重庆交通科研设计院有限公司公路隧道建设技术国家工程实验室重庆400067 招商局重庆交通科研设计院有限公司隧道建设与养护技术交通行业重点实验室重庆400067 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

就当前土钉墙+排桩在明挖隧道深基坑支护中的几个问题,开展了有针对性的研究。采用理论分析和数值计算方法,结合工程实例,深入探讨了土钉墙坡比i,排桩桩径-间距(D-S),以及设有内支撑时,桩-撑相对刚度等参数的选取原则。结果表明:(1)i越... 详细信息

就当前土钉墙+排桩在明挖隧道深基坑支护中的几个问题,开展了有针对性的研究。采用理论分析和数值计算方法,结合工程实例,深入探讨了土钉墙坡比i,排桩桩径-间距(D-S),以及设有内支撑时,桩-撑相对刚度等参数的选取原则。结果表明:(1)i越小,土钉墙越稳定,但排桩弯矩、水平位移越大。在土钉墙自身滑动稳定前提下,i宜取大值。(2)D-S越大,排桩水平位移越小,排桩混凝土、钢筋量越少,造价越低,但桩间土的防护越困难。在工程地质好、地下水位低的情况下取大桩径、大间距,反之取小值。(3)弱桩强撑的支护效果好,但对施工干扰大;强桩(非悬臂)弱撑造价低。选择桩-撑的相对刚度需从工程地质、周边环境要求、工期、造价等因素综合考虑,方能达到安全可靠,经济合理的目的。

关键词：明挖隧道深基坑土钉墙排桩内支撑

悬臂排桩支护基坑沿长度方向连续破坏的机理试验研究

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岩土工程学报 2016年第9期38卷 1640-1649页

作者：程雪松郑刚黄天明邓楚涵聂东清刘杰天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学土木工程系天津300072

大长度基坑发生了一些沿长度方向上由局部破坏引发数10 m至100 m以上的连续破坏事故,然而基坑连续破坏的发生及终止机理却少有研究。设计了悬臂排桩支护基坑局部支护桩破坏倒塌的模型试验,对局部破坏引发的土压力和支护结构内力变化等... 详细信息

大长度基坑发生了一些沿长度方向上由局部破坏引发数10 m至100 m以上的连续破坏事故,然而基坑连续破坏的发生及终止机理却少有研究。设计了悬臂排桩支护基坑局部支护桩破坏倒塌的模型试验,对局部破坏引发的土压力和支护结构内力变化等规律等进行了研究,在此基础上进行了局部破坏引发支护桩连续破坏的试验。结果表明,基坑局部垮塌会引起邻近桩的土压力和桩身内力瞬间增大,随后坑外土体滑塌进基坑内,造成邻近支护结构主动区卸载,但此卸荷过程相对滞后。当局部垮塌引发的荷载传递系数大于邻近桩的承载力安全系数时,将会导致基坑连续破坏。连续破坏发生后,随着破坏范围增大,土体滑塌引发的卸荷使得土拱效应不足以继续导致支护桩出现破坏时,连续破坏将自然终止。试验还表明,在一定局部破坏长度范围内,局部垮塌长度越大,荷载传递系数和影响范围越大;围护桩嵌固深度越小,即支护桩抗侧移刚度越低时,荷载传递系数越小,但局部破坏影响范围较大。

关键词：基坑排桩连续破坏局部垮塌荷载传递

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饱和土中刚性排桩对平面SV波的隔离分析

岩土力学 2009年第3期30卷 849-854页

作者：丁光亚蔡袁强徐长节温州大学建筑与土木工程学院温州325035 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310027

在Biot波动理论的基础上,用单排刚性排桩作为屏障,对全空间饱和土中入射平面SV波进行了隔离分析。采用波函数展开法,将散射波的势函数展开成Fourier-Bessel级数的形式,利用一组可以求解多散射问题的圆柱坐标系统和桩土界面处位移连续的... 详细信息

在Biot波动理论的基础上,用单排刚性排桩作为屏障,对全空间饱和土中入射平面SV波进行了隔离分析。采用波函数展开法,将散射波的势函数展开成Fourier-Bessel级数的形式,利用一组可以求解多散射问题的圆柱坐标系统和桩土界面处位移连续的条件,以及刚性桩的动力平衡条件,得到问题的理论解。对影响排桩隔离效果的桩间距和饱和土的渗透系数等参数进行了分析,结果表明,桩间距对饱和土中排桩的隔离效果有较明显影响;与弹性土体中排桩的隔离效果相比,饱和土中排桩的隔离效果有所不同,随着饱和土渗透系数的减小,排桩的隔离效果越好。

关键词：饱和土排桩波函数隔离效果

饱和土体中排桩对移动荷载的被动隔振效果分析

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岩土力学 2010年第12期31卷 3997-4005页

作者：徐满清南昌工程学院土木工程系南昌330029 南昌大学环境科学与工程学院南昌330006

利用Muki和Sternberg的虚拟桩法,研究了饱和土体地基中排桩对移动荷载引起振动的被动隔振效果。隔振桩作为一维杆,饱和土体满足Biot理论。利用已有的移动荷载作用下的饱和土体的自由波场解及饱和土体内部受竖向圆形分布荷载作用下的基本... 详细信息

利用Muki和Sternberg的虚拟桩法,研究了饱和土体地基中排桩对移动荷载引起振动的被动隔振效果。隔振桩作为一维杆,饱和土体满足Biot理论。利用已有的移动荷载作用下的饱和土体的自由波场解及饱和土体内部受竖向圆形分布荷载作用下的基本解,建立了频域内土-桩的第2类Fredholm积分方程。通过Fourier逆变换得到时间域内评价隔振效果的振幅比。与已知文献结果相比较,验证了方法的正确性。数值结果表明,荷载速度对排桩的隔振效果有一定影响,即在相同隔振系统情况下,单排桩对低速荷载引起振动的隔振效果比高速移动荷载效果好。同时,较高速时的最佳桩长比低速时要短。

关键词： Fredholm积分方程排桩被动隔振移动荷载饱和土 Biot理论

基坑悬臂排桩支护局部失效引发连续破坏机理研究

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岩土工程学报 2015年第7期37卷 1249-1263页

作者：程雪松郑刚邓楚涵黄天明聂东清天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学土木工程系天津300072

虽然已有很多基坑连续倒塌破坏的工程案例,局部破坏可能导致的连续垮塌规模和造成的后果也越来越大,但是由局部破坏发展为大规模连续破坏的机理还少有研究,也缺乏针对基坑连续破坏的控制方法和设计理论。以排桩支护的长条形基坑为例,采... 详细信息

虽然已有很多基坑连续倒塌破坏的工程案例,局部破坏可能导致的连续垮塌规模和造成的后果也越来越大,但是由局部破坏发展为大规模连续破坏的机理还少有研究,也缺乏针对基坑连续破坏的控制方法和设计理论。以排桩支护的长条形基坑为例,采用显式有限差分法、离散元法及模型试验对局部支护结构失效情况下的基坑进行了模拟,对基坑土压力的重分布和支护结构受力的变化规律进行了分析和相互对比验证,初步揭示了连续破坏在基坑长度方向上的传递机理,提出了荷载传递系数的概念,即临近破坏第一根桩内力的提高倍数,并发现其是决定基坑是否发生连续破坏的重要因素。土体强度越高,荷载传递系数越高。在局部破坏发生之后很短时间内,未破坏部位土压力和结构受力迅速升高达到最大值。排桩顶设置的连续冠梁可以降低传递系数,对提高基坑支护结构抗连续破坏能力有重要作用。

关键词：基坑排桩连续破坏有限差分法离散元

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考虑土拱效应的黏性填土排桩桩后土压力研究

岩土力学 2018年第S1期39卷 131-139页

作者：尹志强佘成学姚海林卢正骆行文武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

研究了考虑土拱效应的黏性填土排桩桩后总土压力的计算方法。以黏性填土的单排支护桩为研究对象,将考虑土拱效应的桩后总土压力分为直接土压力和间接土压力。首先,针对已有土压力计算方法的不足,借鉴并改进了挡土墙的主应力旋转理论,认... 详细信息

研究了考虑土拱效应的黏性填土排桩桩后总土压力的计算方法。以黏性填土的单排支护桩为研究对象,将考虑土拱效应的桩后总土压力分为直接土压力和间接土压力。首先,针对已有土压力计算方法的不足,借鉴并改进了挡土墙的主应力旋转理论,认为主应力旋转后大小会发生改变,通过对土拱单元的应力分析和平衡微分方程的求解,推导出了黏性填土排桩桩后直接土压力的解析式,并将计算结果与前人的解析解和试验数据进行对比,表明改进后的方法与实测数据更加吻合。然后,将改进后的方法应用在黏性土间接土压力的分析中,通过将间接土压力看作是由桩间土体滑裂面上的剪应力沿滑裂面的积分,推导出考虑水平土拱效应的桩后间接土压力和总土压力解析式。最后,探究了总土压力随黏聚力和桩土摩擦角的变化规律,结果表明,土拱效应主要影响桩体H/3深度以下部分,使该部分土压力减小,且越靠近桩底,减小速率越大。该研究可为排桩结构的合理设计提供依据。

关键词：排桩土拱效应直接土压力间接土压力

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流变性土排桩地基的禁振带隙

浙江大学学报（工学版） 2023年第7期57卷 1410-1417页

作者：杨华中赵建昌余云燕王立安兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学铁道技术学院甘肃兰州730070

基于时间依赖性模量推导流变性土的动阻尼表达式,构建桩-土周期结构的连续介质模型,利用多重散射法计算桩-土周期系统的能带结构和带隙.通过算例分析,分析流变性土排桩地基中剪切波的带隙特征及参数影响.结果表明,流变性土的阻尼比随频... 详细信息

基于时间依赖性模量推导流变性土的动阻尼表达式,构建桩-土周期结构的连续介质模型,利用多重散射法计算桩-土周期系统的能带结构和带隙.通过算例分析,分析流变性土排桩地基中剪切波的带隙特征及参数影响.结果表明,流变性土的阻尼比随频率发生非单调性变化,初始和最终状态的模量比决定阻尼比的幅值,而松弛时间决定阻尼比随频率的变化速率.土体的流变性导致实际工程中排桩地基的带隙频率高于理论值,且带宽减小,减弱了排桩的隔振效果,消除桩周土的流变性将有利于排桩发挥隔振作用.

关键词：流变性土排桩周期结构多重散射法禁振带隙

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小直径钢管排桩加固边坡的离心模型试验

岩石力学与工程学报 2012年第A01期31卷 2644-2652页

作者：向波马建林何云勇朱林张正义西南交通大学土木工程学院四川成都610031 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041

小直径钢管抗滑桩作为一种新型支挡结构广泛应用于边坡加固和滑坡治理中,但其抗滑特性、受力机制及破坏模式等还有待于深入研究。结合工程背景,开展小直径钢管排桩离心模型试验,研究排桩加固边坡破坏模式、受力情况、桩间距和联系梁对... 详细信息

小直径钢管抗滑桩作为一种新型支挡结构广泛应用于边坡加固和滑坡治理中,但其抗滑特性、受力机制及破坏模式等还有待于深入研究。结合工程背景,开展小直径钢管排桩离心模型试验,研究排桩加固边坡破坏模式、受力情况、桩间距和联系梁对其抗滑能力的影响。试验结果表明:各组模型边坡均为整体性破坏,唯独未加固边坡出现较明显的滑动面。此类结构的抗滑机制主要表现为高压注浆对地质体的改造及桩–岩土体复合结构的共同抗滑作用,其主要破坏模式为轴向受拉或受压产生的整体失稳破坏。桩间距显著影响排桩的抗滑能力,桩径比与边坡安全系数呈幂函数关系,建议此类排桩结构桩径比控制在6～12。桩后土压力基本呈现"中间大、两头小"现象,滑面以上土压力近似为三角形分布;对于有联系梁的3排桩而言,B排桩承载能力发挥随加速度增大而减小,C排桩反之。在桩顶联系梁作用下,边坡安全系数提高38.3%。

关键词：边坡工程小直径钢管桩排桩离心模型试验破坏模式受力特性

移动荷载作用下层状横观各向同性饱和土中排桩的隔振效应

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1263-1269页

作者：杨帅贾敏才同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

利用有限元-边界元耦合法评估了移动荷载下层状横观各向同性饱和土体中排桩的隔振效果。利用有限元法将排桩离散成单桩以及桩单元,基于Bernoulli-Euler梁理论得到桩的有限元矩阵方程;在桩-土边界,土体单元与桩单元进行了等节点离散,并... 详细信息

利用有限元-边界元耦合法评估了移动荷载下层状横观各向同性饱和土体中排桩的隔振效果。利用有限元法将排桩离散成单桩以及桩单元,基于Bernoulli-Euler梁理论得到桩的有限元矩阵方程;在桩-土边界,土体单元与桩单元进行了等节点离散,并以层状饱和地基的解析层元基本解作为核函数,利用边界积分法得到桩-土界面处地基的柔度矩阵;基于两阶段理论,将侧摩阻力响应与移动荷载直接引起的振动进行耦合,结合边界元法得到饱和地基的边界元方程;考虑Bernoulli-Euler梁和土体之间不发生相对滑移和脱开的位移协调条件,耦合有限元和边界元方程,得到排桩的动力响应方程;计算有无排桩隔振下某一观测点的位移,即可结合隔振理论分析排桩的隔振效率。在验证所提方法准确性的基础上,分析了桩长、桩身刚度、移动荷载速度以及横观各向同性参数对排桩隔振效应的影响。结果表明:最优桩长约等于2倍瑞利波长,超过该值隔振效果提高不大;桩与地基的刚度差越大,隔振效果越好;荷载速度超过剪切波速,桩基隔振表现反而更好。

关键词：层状横观各向同性饱和土排桩移动荷载隔振效应有限元-边界元耦合法