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基于有限介质孔扩理论的桩基承载力预测方法研究

莫品强 刘尧 高新慰 章正

莫品强, 刘尧, 高新慰, 章正. 基于有限介质孔扩理论的桩基承载力预测方法研究[J]. 岩土工程技术, 2022, 36(1): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.01.001
引用本文: 莫品强, 刘尧, 高新慰, 章正. 基于有限介质孔扩理论的桩基承载力预测方法研究[J]. 岩土工程技术, 2022, 36(1): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.01.001
Mo Pinqiang, Liu Yao, Gao Xinwei, Zhang Zheng. Study on the Prediction Method of Pile Foundation Bearing Capacity Based on Finite Medium Cavity Expansion Theory[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2022, 36(1): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.01.001
Citation: Mo Pinqiang, Liu Yao, Gao Xinwei, Zhang Zheng. Study on the Prediction Method of Pile Foundation Bearing Capacity Based on Finite Medium Cavity Expansion Theory[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2022, 36(1): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.01.001

基于有限介质孔扩理论的桩基承载力预测方法研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.01.001
基金项目: 国家自然科学基金(51908546);中国博士后科学基金面上项目(2020T130699)
详细信息
    作者简介:

    莫品强,男,1988年生,汉族,浙江温州人,博士,副研究员,主要从事土力学等研究工作。E-mail:pinqiang.mo@cumt.edu.cn

    通讯作者:

    高新慰,男,1995年生,汉族,河南新乡人,硕士,主要从事土力学等研究工作。E-mail:1273295465@qq.com

  • 中图分类号: TU 473

Study on the Prediction Method of Pile Foundation Bearing Capacity Based on Finite Medium Cavity Expansion Theory

  • 摘要: 挤土桩在沉桩过程中的挤土效应对其承载力有明显的提高作用,基于有限介质弹塑性小孔扩张理论提出一种新的挤土桩承载力的计算方法。通过Mohr-Coulomb屈服准则推导了有限介质球形孔和柱形孔扩张的统一解析解,分析了打桩过程中的贯入挤土作用,并建立了桩基承载力的计算模型。结果表明:小孔扩张过程中具有明显尺寸效应,对于柱形孔扩张,当外内径比大于110时,有限土体扩张的内壁孔压和塑性区范围与无限土体扩张的大致相同;球形孔土体外内径比大于25时与无限土体扩张曲线一致;将桩端部分简化为球形孔扩张模型,桩侧部分假设为柱形孔扩张模型,求解得到了沉桩施工中桩周土体的应力场变化及成桩后桩基承载力值。桩基承载力计算结果与现有理论解、规范计算值和工程现场实测值进行对比,验证了本文方法的可靠性,为挤土桩的承载力预测提供了一种新的计算方法。

     

  • 图  1  小孔扩张模型

    图  2  桩端阻力计算模型

    图  3  桩基承载力计算流程图

    图  4  桩端土体应力状态

    图  5  小孔扩张土体外边界的影响

    图  6  桩侧摩阻力分布

    图  7  桩侧摩阻力的分布及桩周应力场变化

    图  8  试验桩静荷载试验Q s曲线

    表  1  桩基承载力计算值

    方法桩端阻力/$ \mathrm{k}\mathrm{N} $桩侧摩阻力/$ \mathrm{k}\mathrm{N} $桩基承载力/$ \mathrm{k}\mathrm{N} $
    本文方法3883682410253
    规范[16]5891~66762985~36448875~10320
    Vesic法[16]
    有效应力法[18]
    1249353513028
    无限介质方法[5]32101214815358
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    表  2  试验土层的物理力学性质指标[19]

    层序土层分类层厚$ /\mathrm{m} $重度$ \gamma /(\mathrm{k}\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^{-3}) $三轴(UU)三轴(CD)压缩模量$ {E}_{\mathrm{s}}/\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a} $弹性模量$ E/\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a} $
    黏聚力$ {c}_{\mathrm{u}}/\mathrm{k}\mathrm{P}\mathrm{a} $内摩擦角${\varphi }'$/(°)
    1耕植土0.517.819.0
    2粉质黏土0.918.519.013.24.693.48
    3淤泥质粉质黏土3.018.016.410.13.632.70
    4淤泥质粉质黏土夹粉土3.818.422.615.43.782.81
    5淤泥质粉质黏土3.117.88.912.42.732.03
    6粉质黏土夹粉土12.318.015.219.55.113.80
    7淤泥质粉质黏土6.018.113.012.63.562.64
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-12-22
  • 刊出日期:  2022-02-16

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