基于结构性损伤概念的管桩挤土效应机理分析

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软土中管桩沉桩会造成土体的扰动、破坏,使土的工程性质产生变化。由于这些问题的存在和管桩基础应用的日益普遍,使得对挤土效应机理的研究任务越来越重要和紧迫。这有着重要的理论意义与现实价值。本文在国内外众多学者对挤土效应研究的基础上,针对软土地基,将土体结构性损伤概念引入柱形孔扩张理论,进行了基于结构性损伤概念的管桩挤土效应的机理研究。首先,本文讨论了管桩的应用优势和沉桩挤土过程的环境影响,提出了解决这一问题的重要意义。回顾了前人在管桩挤土效应问题的研究工作,对传统柱形孔扩张理论的基本方法和思路进行了介绍。在此基础上,针对软土地基,本文将土体结构性损伤概念引入,在考虑软土结构性损伤的前提下,提出改进的柱形孔扩张理论解决管桩挤土问题的计算分析方法。说明了在软土地基中用改进的柱形孔扩张理论解决这一问题的合理性。其次,根据土体应力应变的不同情况,将桩周土体分为不同区域,然后考虑不同土体的软化程度,分别采用简化的三折线应变软化模型和四折线应变软化模型,求得不同情况下的弹性区和塑性区的应力场、应变场和位移场,确定极限扩张压力值和极限扩张半径。在此基础上,分析不同参数对极限扩张压力值和极限扩张半径变化的影响规律。再次,结合具体工程实例,通过对孔隙水压力监测和土体水平位移的现场试验,得到了管桩沉桩挤土的现场监测资料,并进行了深入的分析和总结。然后针对这一问题,提出了降低管桩沉桩挤土的环境影响的措施,主要包括设计上和施工上两方面。本文综合应用试验分析与理论分析方法,进行了基于结构性损伤概念的管桩挤土效应机理分析,得出了适用于软土地区的改进的柱形孔扩张理论解答,并进行了不同土性参数的对比分析,通过具体工程实例的研究和分析,提出了降低管桩沉桩挤土环境效应的防治措施。研究成果可以服务于软土地区,为研究其挤土效应和环境影响提供了有意义的参考依据。
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