大直徑超長(zhǎng)鋼管樁的土塞效應(yīng)研究.pdf

1、海洋占地球表面積約71％,其不僅蘊(yùn)藏著豐富的石油、天然氣,還具有十分可觀的風(fēng)力資源。而海上油氣平臺(tái)及風(fēng)電場(chǎng)的建立為其開發(fā)利用提供了可能。近年來,隨著海洋油氣及風(fēng)能資源的不斷開發(fā),需要將更多的構(gòu)筑物建設(shè)在環(huán)境復(fù)雜多變、波浪潮汐劇烈、地質(zhì)條件不良的海域,這就促使了鋼管樁基礎(chǔ)向著大直徑、超長(zhǎng)、深貫入的方向發(fā)展。
　　大直徑超長(zhǎng)樁貫入過程中的土塞效應(yīng)是一個(gè)比較復(fù)雜、前沿的課題。本文在小直徑短樁土塞判斷理論的基礎(chǔ)上,針對(duì)海洋工程鋼管樁大直徑

2、、超長(zhǎng)這一特點(diǎn),對(duì)土塞閉塞效應(yīng)的判斷方法、土塞高度的變化規(guī)律、樁底土體破壞模式以及動(dòng)力沉樁過程中不同因素對(duì)樁基打入性能的影響等開展了理論分析及試驗(yàn)研究,主要內(nèi)容及結(jié)論概括如下:
　　1.樁在貫入過程中土塞的形成對(duì)打樁阻力及樁基承載力有重要影響,因此,本文重點(diǎn)介紹了目前打樁過程中常用的土塞效應(yīng)判斷方法;討論了在判斷土體是否完全閉塞時(shí)所要采用的地基極限承載力方法;模擬了不同樁長(zhǎng)和樁徑下的樁周土體破壞模式;提出了適合大直徑超長(zhǎng)樁的土塞效

3、應(yīng)的判斷方法,并與實(shí)際工程進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:在土塞閉塞的判斷中考慮慣性力的影響,并且在承載力的方法上選擇梅耶霍夫承載力公式,可以使土塞閉塞的判斷更加準(zhǔn)確。
　　2.正確估算打樁全過程中的土塞高度增長(zhǎng)量,是正確判斷土塞閉塞效應(yīng)的強(qiáng)弱及計(jì)算打樁阻力的關(guān)鍵所在。因此,本文針對(duì)不同樁徑下的土體開展了室內(nèi)模型試驗(yàn),分析了隨著樁在貫入全過程中的土塞高度增長(zhǎng)規(guī)律;研究了不同樁徑下,土塞產(chǎn)生完全閉塞的位置。最后,通過大量的試驗(yàn)成果,擬合了土塞長(zhǎng)

4、度比PLR與土塞高度增長(zhǎng)率IFR的關(guān)系。結(jié)果表明:樁徑越大,樁內(nèi)土塞高度越高,越不易發(fā)生完全閉塞。
　　3.動(dòng)力沉樁是將能量由樁頂傳到樁底,克服土阻力做功的過程。本文基于一維波動(dòng)方程的理論方法,應(yīng)用GRLWEAP軟件模擬了實(shí)際工程中的打樁過程,探討了不同墊層厚度、不同錘擊力、以及不同施工間歇對(duì)打樁過程的影響。結(jié)果表明:墊層厚度的增加對(duì)樁身應(yīng)力有一定影響;錘擊力越大,樁體貫入越容易;打樁間歇會(huì)使復(fù)打時(shí)錘擊數(shù)增大,并且在砂土中變化量最