强夯技术专栏

• 某型强夯机单抽施工法夯击能效率实验研究.pdf

  张俊强;杨帆;汤迎红;米承继;吕震泽;

  针对某型强夯机快速动态冲击过程中能量损失理论计算不精准、接触式测量方法有偏差等技术瓶颈,本文开展了基于非接触式方法测试某型强夯机单抽施工法的夯击能效率实验研究。实验使用美国Phantom Miro M310高速摄影机,采用非接触式动态测量方式,对非脱钩施工(单抽施工)与脱钩施工两种工作状态进行数据采集。通过分析计算出夯锤撞击地面动态过程中的瞬时速度响应,对比了脱钩与非脱钩工况时3种不同质量的夯锤在3种不同高度下的能量损耗率。考虑到实验时夯锤在同一位置落锤两次,高速摄像机无法测出第二锤的真实夯击面,故通过有限元的方法对工况进行模拟仿真,对夯锤瞬时落地速度进行修正。实验结果表明:相同质量下,能量损耗率随夯锤提升高度的增加而降低;相同高度下,能量损耗率随夯锤质量的增加而降低;单抽施工法的能量损耗率可以控制在8%以内。本文为强夯机夯击能效率的精准测试提供了技术依据,为降低单抽施工法能效损耗提供了思路,同时也为今后同类重工机械的使用与改进设计积累了经验数据。

  2024年04期 v.6;No.145 319-327页 [查看摘要]

理论研究

• 粉砂-钢界面剪切特性试验研究.pdf

  李亦泽;沈侃敏;芮圣洁;张士泓;

  目前已大量开展桩身与砂土、黏土地层剪切作用的相关研究，但对于粉砂层与钢桩的界面特性研究亟待开展。为探究粉砂-钢界面摩擦角的影响及打桩过程对界面摩擦角的影响，通过大型界面环剪仪开展了一系列单向及双向非等幅循环剪切试验，并将试验结果与典型砂-钢界面剪切结果进行了对比。单向试验结果表明：界面摩擦角与初始法向应力呈负相关，但影响不显著，与密实度呈正相关并且影响稍显著，上述影响效果与砂-钢界面剪切试验一致；摩擦角峰值与粉砂中砂粒含量呈负相关，并且影响更为敏感；在考虑打桩路径的非等幅循环剪切试验中，发现双向剪切时界面摩擦角较单向剪切显著增大，并且当正反方向剪切幅值比固定时，改变剪切幅值将对界面摩擦角产生较大影响。本文研究厘清了相关因素对粉砂-钢界面摩擦角的影响特性，可为含粉砂层的桩基施工及设计提供必要参考。

  2024年04期 v.6;No.145 328-336+403页 [查看摘要]

• 不同循环荷载频率下软黏土动力特性试验研究.pdf

  周盈;孙苗苗;夏凡;夏唐代;何绍衡;李雨杰;

  通过开展饱和重塑软黏土GDS动三轴试验，研究了不同频率、循环荷载动应力比和初始有效应力作用下土体不排水累积轴向应变、累积孔压及回弹模量演化规律，并探明相关作用机理。研究结果表明：循环荷载动应力比、初始有效围压和频率对土体累积轴向应变、累积孔压及回弹模量影响较大。土体累积轴向应变、累积孔压与动应力比、初始有效应力呈正相关，与回弹模量则呈负相关。低循环应力比下，频率越高，软黏土产生的轴向累积应变与孔压越大，试样回弹模量越小；当动应力比过大时，软黏土试样则呈现相反的规律。根据上述规律，提出在不排水循环条件下，土颗粒吸收振动所产生的能量导致吸附于表面的强弱结合水发生转化，且在不同频率交通循环荷载下，软黏土变形受到了频率产生能量与黏土滞后效应的共同影响。研究结论可为交通工程中软土地基的变形计算提供重要参考。

  2024年04期 v.6;No.145 337-346页 [查看摘要]

• 非对称开挖基坑两道支撑围护结构解析解.pdf

  李欣雨;徐长节;范晓真;丁士龙;

  现有的基坑围护研究大多是针对对称基坑，而受建设的环境条件、地形条件以及主体结构设计方案等诸多因素影响和限制，都会导致基坑面临非对称开挖。本文基于传统等值梁法，根据基坑开挖过程中围护结构的位移，采用共同变形法对作用在浅侧围护结构上的土压力进行修正，进而推导出非对称开挖基坑两道支撑围护结构解析解。结合算例，从围护结构的土压力分布情况、围护结构的水平位移情况、围护结构插入比等方面验证该解析解的合理性。结果表明：相比于传统方法的解，运用该解析解计算出的围护结构能有效降低工程造价；在浅侧开挖深度不变、深侧开挖深度增大时，深侧对浅侧的挤压作用增大，浅侧围护结构的插入比增大。

  2024年04期 v.6;No.145 347-356页 [查看摘要]

• 砂土中打入桩沉桩过程位移与应变场的三维离散元分析.pdf

  刘晗帆;郭宁;杨仲轩;

  模型槽试验可用于分析打入桩沉桩过程中土体应力、位移和应变场的演化规律,对准确分析打入桩的承载特性至关重要。采用GPU加速三维离散元软件,通过轴对称模型及粒径细化方法,模拟了60°圆心角断面模型槽内砂土中的闭口桩打入过程,着重分析了桩端阻力、土体位移场与应变场的演化趋势,与文献中的试验和有限元模拟结果进行了定性与定量对比,验证了该离散元模型的有效性。主要结论如下:(1)对沉桩过程的离散元模拟,模型尺寸需满足最小槽径-桩径比和桩径-粒径比等尺寸要求,经单元试验参数标定后,可定量分析打桩过程中的土体变形模式;(2)根据沉桩过程中的位移场形态,近桩处土体可分为竖向压缩区、过渡区、径向压缩区,土体最大位移发生在过渡区;(3)桩下方土体主要受到竖向压缩且在桩端处存在应变集中,桩侧土体主要受径向压缩且在桩肩处存在应变集中。模拟结果可结合打桩过程中的土体应力场分布,为打入桩设计方法的改进和承载力计算提供依据。

  2024年04期 v.6;No.145 357-367页 [查看摘要]

• 修正Mohr-Coulomb准则下倾斜基岩中桩端极限承载力研究.pdf

  胡嘉言;曹志刚;蔡袁强;许斌;

  为计算倾斜岩面浅嵌岩桩极限承载力，本文基于修正Mohr-Coulomb强度准则提出了倾斜岩面浅嵌岩桩桩端承载力计算方法。采用特征线法构建了桩端面以下塑性发展区，考虑岩面倾斜角几何关系，推导了倾斜岩面位移滑移场；进一步通过黎曼不变量控制方程，求解了倾斜岩面浅嵌岩桩基极限承载力公式。分析了倾斜岩面坡角、岩体完整性参数以及岩体内摩擦角等因素对桩端承载力的影响。结果表明：浅嵌岩桩基嵌入深度达到极限嵌入比时，桩基达到极限承载力；当嵌入比大于极限嵌入比时，桩端承载力系数不受倾斜坡角和嵌入比影响，此时可按平地桩基进行分析计算；极限嵌入比随倾斜坡角的增大呈幂函数增大，且在岩石完整性较差时，极限嵌入比随岩体内摩擦角的增大而显著增大；当嵌入比小于极限嵌入比时，桩端承载力系数随倾斜坡角的增大近似线性减小，需考虑岩面倾角对桩基承载力的影响。

  2024年04期 v.6;No.145 368-376页 [查看摘要]

• 软土固化材料研究进展.pdf

  徐日庆;张白羚;张岗平;闫自海;徐启良;俞天赐;

  随着对软土固化材料研究的不断深入，其在土壤固化领域的应用受到了广泛的关注。软土固化材料是一种节能环保的工程材料，用其处理软土可有效解决施工难、耗时长和成本高的问题，且具有工程适应性强、用量少、绿色环保等特点，应用范围十分广泛。为明确软土固化材料对土壤的加固机理和增强效果，本文回顾了近年来不同种类软土固化材料的研究进展，介绍了无机、有机、生物酶和离子4类软土固化材料的固化机理，对这4类固化土的无侧限抗压强度、抗剪强度等力学性能，以及在水稳定性、干湿循环和冻融循环等条件下的稳定性进行总结。在此基础上，本文归纳了软土固化材料的优缺点和适用范围，并结合现有研究指出有待进一步探讨的问题，为软土固化材料的未来发展提供参考。

  2024年04期 v.6;No.145 377-387页 [查看摘要]

工程应用

• 非均匀地层中节段式综合管廊受力变形规律研究.pdf

  张园园;丁选明;张意;

  城市综合管廊能合理利用地下空间，扩大公共区域，提高城市的综合承载及运作能力，在打造海绵城市、发展新型城镇化建设和智慧管理等方面有巨大的潜力和优势。本文依托重庆市巴南区综合管廊试点工程，通过建立Plaxis 3D三维数值模型探究非均匀地层中节段式综合管廊的受力变形规律。研究结果表明：纵向的地层不均匀对节段式综合管廊有明显的负向影响，地基发生不均匀沉降并导致管廊管节之间的竖向剪应力变大，造成管节错动甚至连接破坏；管廊整体发生弯曲变形，管节之间会产生较大的轴向应力，易发生张拉破坏；管廊管节之间的错动及轴向应力会随着时间增长而增大，出现破损、漏水等情况的可能性增加，实际工程中管廊连接处的处理面临着较大的挑战。

  2024年04期 v.6;No.145 388-395页 [查看摘要]

• 降水联合强夯置换在深厚吹填粉煤灰地基加固中的应用.pdf

  赵永红;胡耀广;韩政;王新涛;王志强;

  近年来,粉煤灰地基的加固处理受到岩土工程界的广泛重视。秦皇岛某粮油项目场地位于废弃的电厂贮灰场区,上部分布有6～9 m厚的吹填粉煤灰层。为消除粉煤灰层的地震液化,提高地基承载力,基于吹填粉煤灰的工程特性和处理后场地的标高要求,确定了井点降水配合强夯置换的地基处理方法。研究表明:对表层承载能力低、地下水位高的软弱粉煤灰场地采用强夯加固时,应先进行降水和低夯击能夯击,待场地浅层的承载能力提高后,再以大夯击能对深部地基土进行加固;加固场地内部应设置轻型井点等可靠的排水通道,以保证超孔隙水压力的有效消散;施工时应以夯坑周围不发生明显隆起为终夯控制标准。本文研究结论对粉煤灰地区的加固具有一定的指导和参考意义。

  2024年04期 v.6;No.145 396-403页 [查看摘要]

• 深基坑混凝土支撑轴力监测与分析.pdf

  陈文华;张玉山;刘际付;曾维楚;

  为了研究桩撑支护的深基坑在开挖过程中混凝土支撑的轴力特性，本文以珠海地区深基坑为典型案例，分析了基坑开挖过程中支撑轴力监测值的时序特征，研究了计算值与监测值之间的关系。针对轴力现场监测值超过警戒值、基坑未开挖时轴力持续增加等情况，从荷载、温度、徐变和收缩4个方面进行了分析，揭示了基坑在开挖过程中支撑轴力的演化机制。研究表明：（1）随着基坑开挖深度的增加，支撑轴力均表现出增大的趋势；基坑开挖到底后，第1、2层支撑轴力现场监测值是理论计算值的1.67～3.52倍。（2）温度对轴力有明显的影响，达68 k N/℃；收缩及徐变的影响更大，约为轴力现场监测值的1/3。（3）根据拆撑前后的实测数据，切断支撑消除外荷载后，应力计仍能测到轴力，约为未切断前轴力的60%。本文研究结果可为深基坑支撑设计、施工和监测提供参考。

  2024年04期 v.6;No.145 404-412+420页 [查看摘要]

• 近距离基坑开挖施工对邻近地铁车站影响实例分析.pdf

  俞森滔;

  紧邻地铁车站的基坑工程在施工时容易引起地下车站结构的变形，严重时甚至会影响车站结构的安全。本文以杭州市区某连接地铁车站的基坑工程为背景，运用Midas GTS软件建立三维数值模型预测基坑施工对车站的影响，并对车站变形监测数据进行了分析，通过分析得出如下主要结论：在车站侧设置长立柱桩与车站地连墙顶部冠梁连接、分小坑施工、被动区加固、盖挖法施工等措施有效控制了地铁设施的变形。数值分析结果和监测数据均表明该基坑工程支护方案合理，有效控制了地下车站结构的变形，具有重要的工程实践意义。

  2024年04期 v.6;No.145 413-420页 [查看摘要]

一题一议

• 刚性桩复合地基的载荷试验问题.pdf

  杨光华;

  《建筑与市政地基基础通用规范》（GB 55003—2021）对刚性桩复合地基承载力验收的条文是：复合地基承载力的验收检验应采用复合地基静载荷试验，对有粘结强度的复合地基增强体尚应进行单桩静载荷试验。在实际工程中，可能会遇到这样的情况：（1）复合地基静载荷试验合格，单桩静载荷试验不合格，复合地基承载力真的不合格吗？（2）复合地基和单桩静载荷试验都合格，复合地基承载力就一定合格吗？本文对此进行了分析讨论，认为与地质条件有关，规范方法主要是针对单一均匀地基的情况，对于多层土地基，规范方法有局限性，由于试验压板尺寸小，压板试验还不能反映深层土的影响。对于大尺寸的基础，还要进行科学的分析，应对实际尺寸的基础沉降进行计算分析，才能判断和保证工程的安全，仅靠小尺寸的压板载荷试验是不够完善的。

  2024年04期 v.6;No.145 421-424页 [查看摘要]