軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)不同樁基對(duì)擠土效應(yīng)的響應(yīng)

軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)軟土地區(qū)不同樁基對(duì)擠土效應(yīng)的響應(yīng)

1沉樁沉樁效應(yīng)機(jī)理靜壓樁施工容易產(chǎn)生填充效果，對(duì)環(huán)境有不利影響，尤其是在軟土地區(qū)。由于擠土效應(yīng)問(wèn)題的復(fù)雜性,至今人們對(duì)沉樁的擠土效應(yīng)及對(duì)樁周環(huán)境的影響規(guī)律仍不十分清楚。目前,模型試驗(yàn)是研究沉樁擠土效應(yīng)的主要方法之一,但主要采用砂土、粉土或粉質(zhì)粘土,而在實(shí)際工程中靜壓沉樁擠土效應(yīng)主要發(fā)生在軟粘土中,這是因?yàn)檐浾惩恋耐杆暂^差,沉樁時(shí)由于土在擠壓力作用下,樁周土體受到相當(dāng)大的擠壓應(yīng)力并引起很高的超靜孔隙水壓力,進(jìn)而在相當(dāng)大的范圍內(nèi)引起地基土體的水平位移和地表隆起,對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。同時(shí),由于群樁問(wèn)題的復(fù)雜性,對(duì)群樁沉樁擠土效應(yīng)機(jī)理的分析很少涉及。為此,本文采用軟土,完成了靜壓?jiǎn)螛逗挽o壓排樁擠土效應(yīng)的模型試驗(yàn),研究了靜壓?jiǎn)螛逗腿簶稌r(shí)產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對(duì)周圍土體位移和孔隙水壓力的影響。2模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1槽鋼做骨架的質(zhì)量沉樁模型試驗(yàn)在模型箱內(nèi)完成,該模型箱采用槽鋼做骨架,底部及四周由12mm厚鋼板焊接而成,其有效尺寸為186cm×106cm×150cm(高)。2.2型樁幾何比例的確定根據(jù)模型箱尺寸、測(cè)量精度等要求以及模型試驗(yàn)相似理論,模型樁幾何比例n取為10。模型樁采用有機(jī)玻璃棒制作,樁端為平底形式,并取樁長(zhǎng)100cm、直徑4cm。沉樁前將模型樁表面用砂紙打磨,以使樁側(cè)與土體間的摩擦與實(shí)際相吻合。2.3城市濕地的物理力學(xué)性質(zhì)軟土土樣取自江蘇沿海地區(qū)典型軟土場(chǎng)地,取回后經(jīng)過(guò)平鋪晾曬、粉碎、加水?dāng)嚢?、分層填筑、加壓固結(jié)等過(guò)程,并測(cè)得其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。2.4沉樁周邊樁小泡沫塊布置本試驗(yàn)分別量測(cè)了沉樁過(guò)程中地表處土體的水平位移和隆起變形。其中,水平位移采用兩臺(tái)高精度全站儀量測(cè)(圖1),在沉樁附近土體表面,沿樁徑方向每隔4cm布置一個(gè)小泡沫塊,距樁較遠(yuǎn)處,間隔放大到8cm,在泡沫塊上插入串珠針,觀測(cè)時(shí)以串珠針頭部的移動(dòng)為準(zhǔn)。土體隆起變形采用百分表讀數(shù),在沉樁附近土體表面,沿樁徑方向每隔8cm布置一個(gè)硬木片,距樁較遠(yuǎn)處,間隔放大到16cm,且百分表與之充分接觸,觀測(cè)時(shí)百分表讀數(shù)即為土體隆起變形量。2.5土體深度、深度的測(cè)定孔隙水壓力測(cè)定采用微型應(yīng)變式孔隙水壓力計(jì),埋置于土體不同位置和不同深度處,其深度分別為50cm和100cm,水平方向每隔8cm設(shè)一個(gè)孔壓測(cè)定點(diǎn)。2.6樁的擠土效應(yīng)本文先后完成了靜壓?jiǎn)螛逗挽o壓排樁的模型試驗(yàn),以比較分析單樁和排樁的擠土效應(yīng)。其中,沉樁速率約為2.5mm/s,排樁由三根樁組成,樁距為16cm(4d),每根樁分兩次沉入過(guò)程,分別沉入50cm和100cm,并記錄土體位移和孔隙水壓力的變化。3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1嵌入排樁后的變形特性分析圖2~3分別給出了沉入單樁和排樁時(shí)土體的水平位移和隆起變形與徑向距離的關(guān)系曲線。這里,徑向距離指位移觀測(cè)點(diǎn)至單樁中心或排樁第1根樁中心的距離?？梢?對(duì)于單樁,徑向距離越大,土體位移越小,擠土效應(yīng)對(duì)樁周土體水平位移的影響范圍達(dá)0.56倍樁長(zhǎng),對(duì)隆起變形的影響范圍為0.72倍樁長(zhǎng),且由于擠土量的增加,樁全部沉入后比沉入50cm的水平位移和隆起變形均有所增大;對(duì)于排樁,沉入第1根樁后,土體位移表現(xiàn)出與單樁相似的特點(diǎn),沉入第2根樁后,由于土體的遮攔效應(yīng),第1根樁和第2根樁之間土體的水平位移只是略有減小,但隆起量增加明顯,沉入第3根樁后,樁間土體的水平位移進(jìn)一步減小,隆起量進(jìn)一步增加,從影響范圍來(lái)看,三根樁全部沉入后,對(duì)水平位移和隆起變形的影響均達(dá)到1倍樁長(zhǎng)左右,可見,排樁擠土效應(yīng)的影響范圍比單樁要大得多。這與以粉土或砂土為試驗(yàn)土體的結(jié)果不盡相同,但與實(shí)際工程中發(fā)生擠土效應(yīng)時(shí)的實(shí)測(cè)結(jié)果更為吻合,說(shuō)明試驗(yàn)方案的可行性和試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。就最大值而言,沉入排樁與沉入單樁也表現(xiàn)出不同的特性,沉入單樁時(shí),最大水平位移比最大隆起變形要大,而沉入排樁時(shí),則是隆起變形比水平位移要大,這可能是由于隨著樁數(shù)的增加,排土量也在增加,土體豎向不受約束,表現(xiàn)出的群樁效應(yīng)使得沉入排樁時(shí)豎向隆起變形較大,但是單樁不存在群樁效應(yīng)現(xiàn)象。沉入排樁后,最大水平位移和最大隆起變形所出現(xiàn)的位置也不相同,最大水平位移出現(xiàn)在第3根樁的外側(cè),最大隆起變形則出現(xiàn)在第3根樁的內(nèi)側(cè),這是由于第2根樁和第3根樁之間受到的擠壓最大,導(dǎo)致隆起最大,但水平位移由于僅受單側(cè)排土量的影響,則最大水平位移出現(xiàn)在第3根樁的外側(cè)。3.2孔壓對(duì)孔壓的影響圖4~5分別給出了沉入單樁和排樁時(shí)土中孔隙水壓力與徑向距離的關(guān)系曲線?？梢?由于上覆土壓力的不同,100cm深度處孔壓比50cm深度處的孔壓要大,其中沉入單樁,100cm深度處最大孔壓是50cm深度處最大孔壓的4倍左右,沉入排樁則是2倍左右,這可能是群樁效應(yīng)表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果。從沉樁過(guò)程來(lái)看,對(duì)于50cm深度處的孔壓,每根樁沉入50cm時(shí),孔壓增加較大,從50cm到100cm過(guò)程中,孔壓增加相對(duì)較小,對(duì)于100cm深度處的孔壓,這種規(guī)律不甚明顯。就孔隙水壓力的影響范圍而言,對(duì)于單樁,擠土效應(yīng)的影響范圍在0.5倍樁長(zhǎng)左右,對(duì)于排樁,則超過(guò)0.7倍樁長(zhǎng)。從圖5可以看出,由于土體的遮攔效應(yīng),沉入第3根樁時(shí),第1、2根樁之間的孔隙水壓力雖有增加,但增加趨勢(shì)變緩。綜上可見,與沉入單樁相比,沉入排樁表現(xiàn)出更加明顯的擠土效應(yīng)。4隙水壓力的影響本文以軟土為介質(zhì),分別完成了靜壓?jiǎn)螛逗挽o壓排樁擠土效應(yīng)的模型試驗(yàn),比較分析了靜壓?jiǎn)螛逗腿簶稌r(shí)產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對(duì)周圍土體位移和孔隙水壓力的影響。結(jié)果表明,徑向距離越大,擠土效應(yīng)的影響越來(lái)越小,在軟粘土中沉樁時(shí),沉入單樁時(shí)擠土效應(yīng)對(duì)位移的影響范圍在