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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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