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圆孔扩张理论的孔壁稳定计算模型
低 温 建 筑 技 术 2013年第4期 (总第 178期)
· 冻土与地基基础 ·
圆孔扩张理论的孔壁稳定计算模型
张维炎 , 鲁 嘉 , 周滴平 , 周小平
(1.浙江省建工集团有限责任公司, 杭州 310012;2.浙江省建设投资集团有限公司。杭州 310012;
3.沪昆铁路客运专线浙江有限责任公司,杭州 310000)
【摘 要】 主要考虑成孔卸荷效应的影响,将圆孔扩张理论的逆过程和摩尔.库仑理论用于灌注桩成孔后收
缩过程及稳定性的研究分析,推导出孔壁稳定性的基本解,建立孔壁稳定平衡的表达式,并基于推导结果提出相
关施工建议。
【关键词】 成孔卸荷效应;圆孔扩张理论;摩尔.库仑理论
【中图分类号】 TU473.1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)04—0090—03
灌注桩成孔卸荷效应是影响其承载性状的根本因 形孔,具有初始半径r=/0,平衡应力为P=P。=kyy(
素,也是导致其承载机理极复杂的重要因素。成孔前土 为土体重度,Y为土体所在深度),这时土体处于弹性
体处于原始相对平衡和稳定状态,成孔卸荷破坏了孔壁 状态,受均匀分布的土压,柱孔随孔压减少渐趋收缩,
原始应力,表现为侧向松弛。即使在泥浆压力作用下, 导致土体初始平衡状态被打破而逐渐产生径向位移。
这种因松弛蠕变产生的侧向变形仍不可忽略,尤其对砂 当rf减少至一定程度时,孑L壁土体将从弹性状态变为
土散体介质。故可用圆柱孔扩张理论描述成孑L施工的 塑性状态,随着 进一步减小 ,砂土最终处于极限塑
卸荷过程,将其看作圆柱孔扩张的逆过程。
性状态,此时半径记为r,对应应力P符合摩尔.库仑
Vesic基于摩尔.库仑条件给出了球形和圆筒形扩
极限平衡条件,若无外力平衡,易出现塌孔或缩颈现
张问题的基本解…,该法广泛应用于岩土工程各领
象,故护壁泥浆压力需大于或等于P 才能使土体内
域 ,对桩基而言,主要应用于挤土桩居多,极少见有将
各点处于平衡状态。总之,由于受成孔卸荷影响,孔
该理论的逆过程应用于钻孑L灌注桩的稳定性分析中。
侧一定范围土体经历了由弹性状态逐渐向塑性状态
对此,本文考虑成孔卸荷条件下,径向应力小于环向
演化的过程。
应力,将公式进行改进,将其逆过程用于钻孔灌注桩
3 应力平衡分析
稳定性的研究分析,推导出孑L壁稳定性的基本解。分
假定桩长径 比较大,符合平面应变假定,即一切
析成孔后孔壁收缩及变形特征,基于弹塑性理论分析
应力分量、形变分量和位移分量只是桩截面平面坐标
土体的应力值及弹塑性变化特征,研究处于平衡稳定
和Y的函数 ,不会有沿垂直于平面的纵线 方向的位
状态时土体的径向应力分布,进而推知土体性质和泥
移 ,即,按轴对称圆孔扩张问题来考虑。
浆重度的具体关系式 ,建立孔壁稳定平衡 的计算模
型,并基于推导结果提出相关施工建议。
1 基本假定
(1) 假定砂土为理想的各向同性的均质弹塑性
材料,屈服不受静水效应影响,体积不可压缩。
(2) 假设砂土含有极少量粘粒,其粘聚力可忽
略不计,故
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