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砂土静力触探锥头阻力增量弹塑性解

武汉理工大学学报 2010年第6期32卷 6-10页

作者：李波王铁良栾茂田沈阳农业大学水利学院沈阳110161 大连理工大学土木水利学院大连116024

采用SMP屈服准则以考虑中主应力对砂土强度的影响,基于从压缩机理出发的增量弹塑性计算模式和柱孔扩张理论推得极限锥头阻力和临界深度解析解。同时采用Mohr-Coulomb破坏准则和柱孔扩张理论推导了极限锥头阻力和临界深度解析解。并结合... 详细信息

采用SMP屈服准则以考虑中主应力对砂土强度的影响,基于从压缩机理出发的增量弹塑性计算模式和柱孔扩张理论推得极限锥头阻力和临界深度解析解。同时采用Mohr-Coulomb破坏准则和柱孔扩张理论推导了极限锥头阻力和临界深度解析解。并结合试验数据,将基于不同准则和不同孔扩张机理的解答进行了对比分析。结果表明:基于空间滑动面理论(SMP准则)和柱孔扩张机理的有关解答与试验数据拟合效果最好。

关键词：空间准滑动面理论(SMP准则) 柱孔扩张理论锥头阻力增量弹塑性模型

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饱和软土单桩沉桩超孔隙水压力分析

岩石力学与工程学报 2005年第A02期24卷 5740-5744页

作者：朱向荣何耀辉徐崇峰王子伦浙江大学宁波理工学院杭州市城市建设综合开发总公司浙江杭州310006

通过分析工程桩沉桩过程中的实测资料,探讨了单桩桩周土体中产生的超孔隙水压力大小、分布规律及影响范围,得到桩周土中超孔隙水压力的分布随距离呈对数型衰减,影响范围约为30倍桩径。对实测值、理论值进行了比较,分析结果表明:从实测... 详细信息

通过分析工程桩沉桩过程中的实测资料,探讨了单桩桩周土体中产生的超孔隙水压力大小、分布规律及影响范围,得到桩周土中超孔隙水压力的分布随距离呈对数型衰减,影响范围约为30倍桩径。对实测值、理论值进行了比较,分析结果表明:从实测拟合直线中求得的塑性区半径代入圆柱孔扩张理论得到的估算值与实测值吻合较好。

关键词：基础工程沉桩超孔隙水压力柱孔扩张理论实测值

基于Herschel-Bulkley模型的桩端后注浆浆液扩散机理研究

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基于Herschel-Bulkley模型的桩端后注浆浆液扩散机理研究

作者：南敢昆明理工大学

学位级别：硕士

桩端后注浆技术是钻孔灌注桩加固与补强的一项重要措施,浆液扩散机理对于桩端后注浆具有重要意义。目前,国内外针对Herschel-Bulkley流体模型研究较少,因此,本文以此展开研究,主要研究成果如下:（1）基于黏度非时变性Herschel-Bulkley... 详细信息

桩端后注浆技术是钻孔灌注桩加固与补强的一项重要措施,浆液扩散机理对于桩端后注浆具有重要意义。目前,国内外针对Herschel-Bulkley流体模型研究较少,因此,本文以此展开研究,主要研究成果如下:（1）基于黏度非时变性Herschel-Bulkley流体本构方程与均匀流基本方程,推导出了在劈裂注浆情况下Herschel-Bulkley流变模型浆体扩散半径的理论计算公式,并分析了该公式与各影响参数之间的关系,研究结果表明:稠度系数、流变指数与注浆压力差成正相关;裂隙高度与注浆压力差成负相关。同时,对于浆液的最大扩散半径而言,浆液最大扩散半径与注浆压力差、裂隙高度成正相关;浆液最大扩散半径与稠度系数、流变指数成负相关。（2）通过室内模型试验,将试验所得结果与黏度非时变性Herschel-Bulkley浆体扩散半径的理论公式所计算出的结果进行对比验证,验证结果表明:理论公式计算值与实际值之间的相对误差在-50%～100%内,且该范围在国内试验研究中得到了广泛的运用,研究表明:本文推导的黏度非时变性Herschel-Bulkley浆体扩散半径理论公式能够较好的反映出浆液在被注介质中的扩散规律。（3）利用浆液黏度非时变性Herschel-Bulkley流变模型,推导出了浆液上返高度计算公式。并分析了该公式与各参数之间的关系。（1）浆液的上返高度随着注浆压力、桩径以及泥皮厚度的增加而增加,且注浆压力与浆液上返高度呈正相关线性关系;（2）浆体的上返高度随着埋深、稠度系数以及流变指数的增大而减小;在此基础上,通过工程案例验证了桩后注浆上返高度的正确性。（4）采用黏度时变性Herschel-Bulkley模型,推导出了浆液扩散半径理论公式,分析了该扩散半径理论公式与各参数之间的关系。分析表明:浆液扩散半径随着注浆压力差以及裂隙高度增加而增加,浆液扩散半径随着注浆时间、浆体时变系数、浆体流变指数、浆体初始稠度系数增加而减小。（5）基于柱孔扩张理论,获得了桩侧土体的侧向位移计算公式;在一定假设条件下,结合黏度时变性Herschel-Bulkley模型以及均匀流基本方程,推导出考虑黏度时变性的桩端后注浆浆液上返高度解析解。由计算公式可知,注浆压力、桩长、桩径、泥皮厚度、浆体流变指数、浆体初始稠度系数、浆体时变系数以及注浆时间是影响浆液上返的重要因素。通过工程算例分析可知:（1）浆液上返高度随着流变指数增加而减小,且浆液上返高度与土体渗透系数联系紧密;（2）浆液初始稠度系数在0～30之间对浆液上返高度变化显著,大于30时浆液上返基本不受影响;（3）浆体的时变系数影响浆液上返高度的最大取值范围是0～0.015,且黏土更利于浆液上返;（4）注浆时间越长,浆液上返高度越低。注浆时间的合理性选取对桩端后注浆的效果很重要;（5）注浆压力越大,浆液上返高度越大;（6）在桩端后注浆效果中短桩优于长桩、粗桩优于细桩。（7）泥皮厚度从0.004m增加到0.02m可以使浆液上返高度增加10倍以上。最后讨论了浆液黏度时变性、不同理论公式（浆液上返）的计算值对比、注浆压力损失的问题。（6）针对成层土中浆液上返高度,通过对桩身周围土体分层研究,提出了浆液最终上返高度的迭代的计算方法,而且讨论了浆液在运输过程中的压力损失以及浆液上返高度的进一步修正,并给出了相应的压力折减表达式与浆液上返高度修正表达式。同时还探讨了注浆压力损失与桩长之间的关系以及浆液黏度与浆液水化时间之间的关系,探讨结果表明:浆液黏度随着水化时间增加而增加。（7）采用不同理论对比了本文的研究成果,结果表明:戴国亮和本文的计算结果整体小于Nan与张忠苗的计算结果,但是,结合浆液黏度系数与时间的关系可知,考虑浆液黏度时变性计算出的结果更接近工程实际值。

关键词：桩端后注浆黏度非时变性黏度时变性 Herschel-buklley模型浆液扩散半径浆液上返高度柱孔扩张理论

CPT数据校准岩土参数的随机力学—贝叶斯方法与应用

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CPT数据校准岩土参数的随机力学—贝叶斯方法与应用

作者：汤道飞上海大学

学位级别：硕士

常规岩土工程勘察钻孔取样和室内土工试验过程长、扰动多、误差大,难以快速、简单和准确地获取科学计算中的岩土参数。静力触探试验(Cone Penetration Test,CPT)是一种使用范围广、数据质量高的原位测试技术,学者们通过理论研究、设备... 详细信息

常规岩土工程勘察钻孔取样和室内土工试验过程长、扰动多、误差大,难以快速、简单和准确地获取科学计算中的岩土参数。静力触探试验(Cone Penetration Test,CPT)是一种使用范围广、数据质量高的原位测试技术,学者们通过理论研究、设备研发和工程实践,对于土层分类,常规岩土参数转化,多场物理、化学参数测试已经建立了大量可靠的理论、经验和回归公式。但是静力触探试验获得的CPT数据(锥尖阻力q、侧摩阻力f和孔隙水压力u)不能直接在工程中应用,如不能直接转化为岩土力学本构模型参数(即一类精细的岩土参数),根本原因是贯入机理的研究不足。为此,本文提出了一种随机力学—贝叶斯方法,首先基于Mohr-Coulomb屈服准则的柱孔扩张理论,建立静力触探试验过程的宏细观耦合数值计算方法,研究静力触探试验过程的圆锥扩张机理。其次综合应用统计学和贝叶斯理论知识,根据CPT数据,校准本构模型参数的统计特征。最后将本构模型参数应用于工程实践,对比先验分布和后验分布对监测数据预测的精度,验证CPT数据校准岩土参数的随机力学—贝叶斯方法的合理性。主要工作和创新点如下:(1)根据Mohr-Coulomb屈服准则求解柱孔扩张理论的极限扩孔应力,推导了锥尖阻力、侧摩阻力与极限扩孔应力之间的静力平衡关系。以上海地区浅部持力层第(2)粉质黏土为研究对象,从宏观的角度计算锥尖阻力、侧摩阻力和极限扩孔应力的理论解、数值解与实测值的误差。结果表明:柱孔扩张理论计算的极限扩孔应力、锥尖阻力和侧摩阻力与实测值的误差分别为1.3%、0.45%和0.77%。(2)首先通过相同尺度的三轴压缩试验,探讨宏观有限元—细观离散元耦合数值计算的岩土参数转化规律。其次以上海第(2)层粉质黏土和第(5)层灰色黏土为对象,验证了宏细观转化公式对于上海黏土或者粉质黏土的适用性。最后以上海地区浅部持力层第(2)粉质黏土为研究对象,从细观角度分析静力触探试验过程中的土体颗粒位移和接触力链分布。结果表明:宏细观耦合数值计算获得的极限扩孔应力、锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力与实测值的误差分别为9.68%、2.99%、9.34%和8.42%。宏细观耦合数值计算结果不仅和柱孔扩张理论的计算结果以及实测值接近,还能考虑孔隙水压力的分布。(3)建立随机力学—贝叶斯理论计算框架,校准Mohr-Coulomb本构模型参数的统计特征。首先,利用锥尖阻力、侧摩阻力与极限扩孔应力之间的静力平衡关系,进行参数敏感性分析,确定关键岩土参数。其次,将关键岩土参数视为多元相关随机变量,通过上述圆锥动态贯入过程的宏细观力学数值模拟,建立关键岩土参数与CPT数据统计特征之间的二次非交叉响应面和正态似然函数。最后采用马尔科夫链蒙特卡罗抽样算法,统计岩土参数的后验分布。(4)采用上述随机力学—贝叶斯方法,校准上海浅层黏土的岩土参数,并将校准后的黏土参数应用于工程实践。将上海地区第(2)层粉质黏土、第(3)层淤泥质粉质黏土、第(4)层淤泥质黏土、第(5)层黏土和第(5)层粉质黏土视为统一的研究对象,基于CPT锥尖阻力监测值q,校准固结不排水剪的黏聚力(c)、内摩擦角(φ)和抗剪强度(S)。再将校准后的岩土参数应用于上海绿洲中环中心基坑工程,计算支护结构轴力和变形值并与监测值对比,最大轴力误差从1207k N缩减至114k N,最大位移误差从4.5mm缩减至2.3mm,绝对误差明显减小。论文集成宏细观岩土力学、统计学和贝叶斯理论的交叉学科知识,以静力触探试验数据为基础,校准Mohr-Coulomb屈服准则中关键岩土参数的统计特征,创新点包括以下2点:1)在基础理论研究上推导了柱孔扩张理论中锥尖阻力、侧摩阻力与极限扩孔应力之间的静力平衡关系,建立了静力触探试验力学耦合计算的宏细观本构模型参数转化方法。2)在核心技术研究上建立了多元岩土参数随机变量-多源测试数据融合贝叶斯理论,校准Mohr-Coulomb屈服准则中关键岩土参数的统计特征,精细描述岩土介质的变异性。以上研究为认识静力触探试验机理,获取Mohr-Coulomb屈服准则中关键岩土参数,提供了宏细观耦合数值的计算方法,从而为变形控制为主的大型地下工程开发提供可靠的岩土参数。

关键词：静力触探柱孔扩张理论宏细观力学贝叶斯理论岩土参数

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考虑土体初始应力下的散体桩承载力研究

海南大学学报（自然科学版） 2012年第4期30卷 375-380页

作者：柯才桐陈奕柏曹雄海南大学土木建筑工程学院海南海口570228

基于Vesic柱孔扩张理论,推导出考虑土体在初始应力状态下的散体桩单桩极限承载力的计算公式,并分析了散体桩挤土塑性区半径的主要影响因素.同时结合工程实例,比较分析了现场试验与理论计算的桩承载力结果,结果表明,考虑土体初始应力状... 详细信息

基于Vesic柱孔扩张理论,推导出考虑土体在初始应力状态下的散体桩单桩极限承载力的计算公式,并分析了散体桩挤土塑性区半径的主要影响因素.同时结合工程实例,比较分析了现场试验与理论计算的桩承载力结果,结果表明,考虑土体初始应力状态下的散体桩极限承载力的计算结果与实际相比误差较小,可在实际工程中参考应用.

关键词：柱孔扩张理论初始应力散体桩极限承载力

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预应力混凝土管桩后注浆技术研究

河南城建学院学报 2022年第3期31卷 50-54页

作者：吴建龙中交一公局集团有限公司北京100024

首先利用柱形孔扩张理论对预应力混凝土管桩后注浆引起的挤土效应进行了分析,得到了后注浆管桩桩周土体的应力、变形和最终扩张压力的解析解;然后分4种工况进行了预应力混凝土管桩后注浆模型试验研究,试验结果表明:通过后注浆技术可使... 详细信息

首先利用柱形孔扩张理论对预应力混凝土管桩后注浆引起的挤土效应进行了分析,得到了后注浆管桩桩周土体的应力、变形和最终扩张压力的解析解;然后分4种工况进行了预应力混凝土管桩后注浆模型试验研究,试验结果表明:通过后注浆技术可使管桩承载力大幅提高,为研究预应力混凝土管桩后注浆提供了一种新的思路。

关键词：预应力混凝土管桩后注浆柱孔扩张理论模型试验

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基于SMP准则的旁压试验分析

低温建筑技术 2017年第11期39卷 109-111,131页

作者：蔡永生上海岩土工程勘察设计研究院有限公司上海200032

旁压试验是一种在岩土工程勘察中应用较为广泛的原位测试技术,可用于评定地基承载力和变形参数等。本文采用SMP屈服准则和平面应变轴对称问题的柱孔扩张理论,对旁压试验的机理进行分析,获得了旁压试验过程中的位移、应力和应变的分布,... 详细信息

旁压试验是一种在岩土工程勘察中应用较为广泛的原位测试技术,可用于评定地基承载力和变形参数等。本文采用SMP屈服准则和平面应变轴对称问题的柱孔扩张理论,对旁压试验的机理进行分析,获得了旁压试验过程中的位移、应力和应变的分布,得到了塑性区半径与扩张压力的关系,同时为临塑压力和极限压力的确定提供了一种新的思路。理论计算结果与试验数据具有较好的一致性,表明理论分析具有一定的合理性,能够用于旁压试验的相关解释与分析。

关键词：旁压试验 SMP准则柱孔扩张理论