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软黏土中静压桩打桩过程对土体强度和刚度影响的理论分析

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北京工业大学学报 2021年第7期47卷 719-727,814页

作者：周航王增亮申航李籼橙重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆摇400045 重庆大学土木工程学院重庆摇400045

针对软黏土中的打桩问题,提出一种包含完全排水和完全不排水的柱孔扩张通用求解方法,并基于该方法,采用不排水柱孔扩张理论模拟静压桩打桩过程,并采用修正剑桥模型模拟软黏土的本构关系,同时联立扩孔运动学方程、应力平衡方程、质量守... 详细信息

针对软黏土中的打桩问题,提出一种包含完全排水和完全不排水的柱孔扩张通用求解方法,并基于该方法,采用不排水柱孔扩张理论模拟静压桩打桩过程,并采用修正剑桥模型模拟软黏土的本构关系,同时联立扩孔运动学方程、应力平衡方程、质量守恒方程等建立弹塑性孔扩张偏微分控制方程组,利用相似变换的技术求解该方程组,从而获得半解析解.通过与文献中的解答对比,验证了解答的正确性.

关键词：软黏土柱孔扩张理论半解析解修正剑桥模型弹塑性土体扰动

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软土中静压桩贯入引起的超静孔压力理论分析

地下空间与工程学报 2012年第1期8卷 83-88页

作者：曹权施建勇雷国辉艾英钵陈鸿中国地质大学工程学院武汉430074 河海大学岩土工程研究所南京210098 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029

根据静压桩在软粘土中贯入的特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,引入软化系数和对数应变描述沉桩过程中桩周土体塑性区的大变形和应变软化等特征,推导出柱孔扩张时弹性区和塑性区产生的超静孔隙水压力解析式,与Vesic解进行了比较表明,... 详细信息

根据静压桩在软粘土中贯入的特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,引入软化系数和对数应变描述沉桩过程中桩周土体塑性区的大变形和应变软化等特征,推导出柱孔扩张时弹性区和塑性区产生的超静孔隙水压力解析式,与Vesic解进行了比较表明,本文推导的理论解适用范围更广。基于该理论解,结合昆山市某场地地质资料,分析讨论了软化系数、孔径大小和剪切应力对超静孔隙水压力大小和分布范围的影响,同时与现场监测数据对比分析,理论计算和实测结果吻合较好,表明该解析解对预测软土中由静压桩的贯入引起的超静孔隙水压力的大小和分布具有一定实用价值。

关键词：柱孔扩张理论静压桩饱和软粘土超静孔隙水压力软化系数

形状记忆合金式锚杆的提出及抗拔承载力特性分析

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土木工程学报 2023年第4期56卷 103-118页

作者：董建华秦兆贤何鹏飞兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

针对暴雨、洪水、地震等自然灾害频繁发生而诱发的边坡失稳问题,提出宜用于快速抢险救灾工作的形状记忆合金式锚杆结构,详细阐述其结构组成和技术原理;简化出该结构的抗拔承载力计算模型,基于土体柱孔扩张理论得到扩孔压力和内边界位移... 详细信息

针对暴雨、洪水、地震等自然灾害频繁发生而诱发的边坡失稳问题,提出宜用于快速抢险救灾工作的形状记忆合金式锚杆结构,详细阐述其结构组成和技术原理;简化出该结构的抗拔承载力计算模型,基于土体柱孔扩张理论得到扩孔压力和内边界位移关系,基于SMA宏观唯象本构模型,由逆悬臂梁问题的思路求解合金片的扩张力和位移关系,基于合金片与土体的变形协调条件对计算模型进行求解,进而得到锚杆抗拔承载力的计算公式,并依托MATLAB软件编制求解程序;结合算例,使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台建立有限元模型,对合金片-土体相互作用的力学特性进行仿真分析,结果所得的接触力与理论方法计算的扩张力总体分布趋势相似,验证结构的快锚效果和合金片扩张力理论计算方法的可靠性。算例分析表明:合金片的扩张力主要在其弯曲段增长,合金片厚度越大锚杆抗拔承载力越大;相比传统注浆锚杆,新型锚杆很大程度上缩减了锚固段长度,降低了工程成本。研究成果能够为新型锚杆的设计应用提供理论依据和指导。

关键词：扩体锚杆形状记忆合金马氏体正相变柱孔扩张理论抗拔承载力

CPTU数据校准上海深层软土参数的随机力学-贝叶斯方法

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岩土工程学报 2023年第1期45卷 75-84,I0006页

作者：王长虹吴昭欣王昆汤道飞马铖涛上海大学力学与工程科学学院土木工程系上海200444

城市深层地下空间的开发需要开展科学计算。合理的本构模型和准确的岩土参数是岩土力学分析的两大支撑。修正剑桥模型(modified cam-clay,MCC)的岩土参数简单直观,被广泛应用于岩土工程实践。室内土工试验由于取样扰动、试验误差等不可... 详细信息

城市深层地下空间的开发需要开展科学计算。合理的本构模型和准确的岩土参数是岩土力学分析的两大支撑。修正剑桥模型(modified cam-clay,MCC)的岩土参数简单直观,被广泛应用于岩土工程实践。室内土工试验由于取样扰动、试验误差等不可避免的缺陷,难以精确获得深层岩土参数。结合先验知识、室内试验数据和孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)测试数据,将关键岩土参数视为随机变量,采用随机力学-贝叶斯方法,校准深层软土的关键岩土参数,如临界状态应力比、压缩系数、回弹系数和超固结比。以上海市苏州河深层排水调蓄管道系统工程——云岭竖井基坑工程为背景,以基础底板处的深部第(8)层土为研究对象。首先,利用MCC模型的柱孔扩张理论,揭示了CPTU数据(锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力)与极限扩孔应力之间的力学转换机理,利用苏格兰Bothkennar岩土试验场地的试验数据,验证CPTU测试数据力学模型的适用性;其次,建立关键岩土参数与CPTU数据之间的二次非交叉响应面,利用MCMC(Markov-chain Monte Carlo)抽样算法,获得关键岩土参数的后验统计特征;最后,结合岩土参数的后验均值,开展超深基坑工程的数值计算。结果表明,经过柱孔扩张随机力学-贝叶斯方法校准后,关键岩土参数的不确定性大幅度降低,后验均值的预测结果与监测值较为接近,证明了该方法的高效、合理性。

关键词：孔压静力触探柱孔扩张理论随机力学岩土参数超深基坑

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自钻式旁压试验推求土性参数的研究进展

计算力学学报 2011年第3期28卷 452-460页

作者：郝冬雪陈榕栾茂田武科东北电力大学建筑工程学院吉林132012 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116085 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部实验室南京210098

自钻式旁压试验(SBPT)因其具有扰动小,能同时测量土体应力、应变及孔隙水压力的变化,在确定地基土性参数上有广阔的应用前景,成为岩土工程测试中利用率最高的原位测试手段之一。由于试验挤土过程与孔扩张过程具有很好的相似性,故多采用... 详细信息

自钻式旁压试验(SBPT)因其具有扰动小,能同时测量土体应力、应变及孔隙水压力的变化,在确定地基土性参数上有广阔的应用前景,成为岩土工程测试中利用率最高的原位测试手段之一。由于试验挤土过程与孔扩张过程具有很好的相似性,故多采用柱形孔扩张理论对旁压试验机理进行分析。本文详细阐述了SBPT力学机理分析的难点及假设条件适用性,并以Yu一文为基础,总结了SBPT推求土性参数及本构模型参数的理论分析方法、土性参数估测的误差来源与误差修正研究,为SBPT在国内广泛应用提供理论参考,最后对SBPT的机理解释及应用研究趋势进行了讨论。

关键词：自钻式旁压试验柱孔扩张理论土性参数误差来源分析本构模型参数

砂土中柱孔扩张问题的扩孔压力与扩孔半径分析

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岩石力学与工程学报 2015年第A01期34卷 182-188页

作者：贾尚华赵春风赵程同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

通过SMP屈服准则,对砂土中柱孔扩张问题进行理论分析。以柱孔扩张理论为基础,利用孔周土体塑性区的边界条件和土体体积变化规律,推导柱孔扩张问题中初始半径a0,扩孔半径a和对应的扩孔压力p三者之间的理论关系。利用上述理论公式,得到平... 详细信息

通过SMP屈服准则,对砂土中柱孔扩张问题进行理论分析。以柱孔扩张理论为基础,利用孔周土体塑性区的边界条件和土体体积变化规律,推导柱孔扩张问题中初始半径a0,扩孔半径a和对应的扩孔压力p三者之间的理论关系。利用上述理论公式,得到平面应变条件下柱孔扩张问题的扩孔压力的极限值pu和孔周土体的弹塑性区域应力场、位移场,进而求得塑性区半径rp与扩孔压力p和初始孔径a0的关系。分析表明,该应力场和位移场分布规律仅与柱孔的初始半径a0和扩孔压力p相关。此外,应用应力场公式,推导散体材料桩极限强度表达式。最后通过算例分析,对柱孔扩张中应力场和位移场分布、塑性区半径和扩孔压力的变化规律进行分析。

关键词：土力学柱孔扩张理论 SMP屈服准则扩孔压力塑性区半径

基于统一强度准则的柱孔扩张问题及扩孔孔径分析

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同济大学学报（自然科学版） 2015年第11期43卷 1634-1641页

作者：赵春风贾尚华赵程同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

通过轴对称问题的应变协调方程,利用统一强度准则和相关联流动法则分析了柱孔扩张问题.利用柱孔扩张问题的基本位移公式和塑性区孔口位移条件,推导了柱孔初始半径a0、扩孔半径a和对应的孔压p三者的理论关系式.通过此关系式和塑性区半径... 详细信息

通过轴对称问题的应变协调方程,利用统一强度准则和相关联流动法则分析了柱孔扩张问题.利用柱孔扩张问题的基本位移公式和塑性区孔口位移条件,推导了柱孔初始半径a0、扩孔半径a和对应的孔压p三者的理论关系式.通过此关系式和塑性区半径相关公式求得柱孔扩张问题的塑性区半径rp,进而求出相关扩孔问题的应力场、应变场和位移场.探讨了统一强度理论和土体的参数问题,并且通过算例分析,对柱孔扩张问题中的应力场和位移场的分布规律、塑性区半径和扩孔压力的变化规律进行了分析.

关键词：柱孔扩张理论统一强度准则扩孔压力塑性区半径

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超固结黏土中不排水柱孔扩张弹塑性解及应用

工程力学 2024年第1期41卷 160-170页

作者：吕桂阳和西良梁汝鸣付艳斌刘洋葛序尧祝人杰张波中建八局第二建设有限公司设计研究院山东济南250014 深圳大学土木与交通工程学院深圳518060 深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室深圳518060

为求得超固结黏土中考虑K0影响的柱孔不排水扩张精确解,该文基于黏土和砂土模型(CASM)屈服准则,采用经典的应力剪胀关系,充分考虑土体静止土压力参数K0和重度超固结比,运用非相关联流动法则进行应力空间转换,进而建立超固结黏土中考虑K... 详细信息

为求得超固结黏土中考虑K0影响的柱孔不排水扩张精确解,该文基于黏土和砂土模型(CASM)屈服准则,采用经典的应力剪胀关系,充分考虑土体静止土压力参数K0和重度超固结比,运用非相关联流动法则进行应力空间转换,进而建立超固结黏土中考虑K0影响情况下柱孔不排水扩张问题的一阶偏微分方程组求解模型。根据弹塑性边界已知的应力和位移条件,通过数值求解方法确定柱孔扩张模型的精确解。对比修正剑桥模型(MCC)解,基于SMP准侧改进的修正剑桥模型(SMP-MCC)解及黏土和砂土统一硬化模型(CSUH)解进行参数分析表明:当土体OCR≤2时,该文方法较好地模拟土体单元屈服应力和破坏应力;当土体OCR>2时,该文方法克服了超固结黏土高估屈服应力和破坏应力;当K0由1.0变化到2.5时,归一化极限扩孔压力由5.4变化到3.2,归一化极限超静孔隙水压力由2.4变化到1.0。并通过现场实测数据验证了该文方法的实用性与正确性。

关键词：岩土力学柱孔扩张理论本构模型超固结黏土非相关联流动法则

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饱和黏土中考虑土塞效应的柱孔扩张分析

应用力学学报 2020年第4期37卷 1549-1555,I0012页

作者：李雨浓曹锦楼燕山大学河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室秦皇岛066004 燕山大学建筑工程与力学学院秦皇岛066004

为研究静压开口管桩的挤土效应,在考虑土塞效应的前提下,采用柱孔扩张理论对管桩压入饱和软黏土时的扩孔过程进行了分析。基于可以合理描述黏性土强度特性的拓展Lade-Duncan屈服准则,对柱孔扩张过程中的桩周土体进行了弹塑性理论推导,... 详细信息

为研究静压开口管桩的挤土效应,在考虑土塞效应的前提下,采用柱孔扩张理论对管桩压入饱和软黏土时的扩孔过程进行了分析。基于可以合理描述黏性土强度特性的拓展Lade-Duncan屈服准则,对柱孔扩张过程中的桩周土体进行了弹塑性理论推导,得到了桩周土体应力场、位移场、塑性区半径、极限扩孔压力和塑性区外侧边界径向位移的解析解。在此基础上,通过室内模型实验获得了软土中开口管桩的土塞高度,且运用等效替代法验证了理论解答的合理性;并通过引入土塞长度比对参数进行了分析。结果表明:在沉桩过程中随着土塞长度比的增大,塑性区半径、极限扩孔压力和塑性区外侧边界径向位移均逐渐减小;土体的剪切模量和黏聚力对沉桩挤土效应有显著的影响,挤土效应始终随着土塞效应的增强而减弱。该研究成果对开口管桩工程的实际应用具有一定理论指导意义。

关键词：静压桩柱孔扩张理论开口管桩土塞效应挤土效应