[会议]《岩土工程1000问》一书限期征稿!!! [复制链接]

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隧道结构体系的计算模型常用的有哪些？ 8^hbS%s!  
国际隧道协会(ITA)在1987年成立了隧道结构设计模型研究组，收集和汇总了各会员国目前采用的地下结构设计方法，如表1所示。经过总结，国际隧道协会认为，目前采用的地下结构设计方法可以归纳为以下4种设计模型： *OHaqe(*  
Gg6<4T1  
表1       一些国家采用的设计方法概况 cCqmrjUmV  

B0,C!??5   +d=8/3O%	盾构开挖的软土质隧道 y~Vl0f;   )V9wU1.	喷锚钢支撑的软土质隧道 MsP`w3b   a 9Kws[	中硬石质深埋隧道 Xe@:Aun   ab>>W!r@!
奥地利 )No>Q :t   lD,;xuQ	弹性地基圆环 m*` W&k[   '@WS7`@-y	弹性地基圆环、有限元法、收敛一约束法 AP0z~ e   B X Et]+Q	经验法 ,9~qLQ0O   `\Te,
德国 4AYW'j C   HlXEU$e	覆盖层厚＜2D，顶部无约束的弹性地基圆环；覆盖层厚＞3D，全支承弹性地基圆环、有限元法 @%I-15Jz   _o{w<b&	覆盖层厚＜2D ，顶部无约束的弹性地基圆环；覆盖层厚＞3D，全支承弹性地基圆环、有限元法 3j/~XT   s\q m	全支永弹性地基圆环有限元法、连续介质或收敛—约束法 Og2G0sWRf   6dKJt
法国 D4PjE@D"H   hh<ryuZ	弹性地基圆环有限元法  !0Eo9bU%@   )J1xO^tE	有限元法、作用-反作用模型、经验法 .]ZMxDZ   @}hdMVi	连续介质模型、收敛一约束法、经验法 .r \g]   j:[#eC
日本 \)2~oN   Zn]!*}	局部支承弹性地基圆环 Y#rd' 8   7xCm"jgP	局部支承弹性地基圆环、经验加测试有限元法 M`,`2I A   }/aqh;W	弹性地基框架、有限元法、特性曲线法 zUz j F   }!jn%@_y@
中国 hd#MV!ti   SD]rYIu+	自由变形或弹性地基圆环 rl:D>t(:.   lnt}l	初期支护：有限元法 ~jMfm~   ^) 5*?8#   收敛一约束法 DUvF   LmjGU[L,@   二期支护；弹性地基圆环 7loIjT7   B\6%.R	初期支护：经验法 5.F/>?<   ?pkGejcQ   永久支护：作用和反作用模型 husk\   ;I]$N]8YI   大型洞室：有限元法 mZ#h p}\.   9&'Hh Jm
瑞士 |J&=h|-A   ]I(<hDuRp	vec4R )S   xGt>X77	作用一反作用模型 i`7:^v;   [ Ru( H	有限元法，有时用收敛-约束法 6}?5Oy_XF2   58gkE94
英国 ETrL3W<   %)P)Xb	弹性地基圆环缪尔伍德法 WU{9lL=   uX~YDy	收敛—约束法 xs$.EY:k   `W'S'?$   经验法 !_+ok$"d   "~6IjW*/	有限元法、收敛-约束法、 经验法 K'S\$   h[r)HX0hA
美国 }W5 ~89"   -E-e!	弹性地基圆环 TS@U0Ror   =iE)vY,?"}	弹性地基圆环、作用一反作用模型  iB3C.wd-   p%-m"u	弹性地基圆环、有限元法、锚杆经验法 -5<G^AS   Z2&7HTz

H<ZXe!q(nx  
（1）以参照过去隧道工程实践经验进行工程类比为主的经验设计法； 30Udba+{]p  
（2）以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法。例如，以洞周位移量测值为根据的收敛约束法； 2R~[B]2"r  
（3）作用与反作用模型，即荷载—结构模型。例如，弹性地基圆环计算和弹性地基框架计算等计算法； mjJ/rx{kbw  
（4）连续介质模型，包括解析法和数值法。数值计算法目前主要是有限单元法。 W>J1JaO  
从各国的地下结构设计实践看，目前，在设计隧道的结构体系时，主要采用两类计算模型，一类是以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型。另一类则相反，视围岩为承载主体，支护结构则为约束围岩变形的模型。 Y&1Yc)*O  
前者又称为传统的结构力学模型。它将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承, 故又可称为荷载一结构模型。在这类模型中隧道支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来体现的，而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支承的约束能力时间接地考虑。围岩的承载能力越高，它给予支护结构的压力越小，弹性支承约束支护结构变形的抗力越大，相对来说，支护结构所起的作用就变小了。 tW"s^r=95  
这一类计算模型主要适用于围岩因过分变形而发生松弛和崩塌，支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况。所以说，利用这类模型进行隧道支护结构设计的关键问题，是如何确定作用在支护结构上的主动荷载，其中最主要的是围岩所产生的松动压力，以及弹性支承给支护结构的弹性抗力。一旦这两个问题解决了，剩下的就只是运用普通结构力学方法求出超静定体系的内力和位移了。属于这一类模型的计算方法有：弹性连续框架（含拱形）法、假定抗力法和弹性地基梁（含曲梁和圆环）法等都可归属于荷载结构法。当软弱地层对结构变形的约束能力较差时（或衬砌与地层间的空隙回填，灌浆不密实时），地下结构内力计算常用弹性连续框架法，反之，可用假定抗力法或弹性地基法。弹性连续框架法即为进行地面结构内力计算时的力法与变形法。假定抗力法和弹性地基梁法则已形成了一些经典计算方法。由于这个模型概念清晰，计算简便，易于被工程师们所接受，放至今仍很通用，尤其是对模筑衬砌。 Gu#wH  
第二类模型又称为岩体力学模型。它是将支护结构与围岩视为一体，作为共同承载的隧道结构体系，故又称为围岩—结构模型或复合整体模型，在这个模型中围岩是直接的承载单元，支护结构只是用来约束和限制围岩的变形，这一点正好和上述模型相反。复合整体模型是目前隧道结构体系设计中力求采用的并正在发展的模型，因为它符合当前的施工技术水平。在围岩—结构模型中可以考虑各种几何形状，围岩和支护材料的非线性特性，开挖面空间效应所形成的三维状态，以及地质中不连续面等等。在这个模型中有些问题是可以用解析法求解，或用收敛—约束法图解，但绝大部分问题，因数学上的困难必须依赖数值方法，尤其是有限单元法。利用这个模型进行隧道结构体系设计的关键问题，是如何确定围岩的初始应力场，以及表示材料非线性特性的各种参数及其变化情况。一旦这些问题解决了，原则上任何场合都可用有限单元法围岩和支护结构应力和位移状态。

都是牛人啊  学习了

如何评价地基稳定性？ );L+)UV  
ki9vJ<  
答：地基稳定性主要指经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建（构）筑物，应验算其稳定性。地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算，要求抗滑力矩与滑动力矩之比≥1.2。对高层建筑和高耸构筑物基础设计时，对基础埋深有一定要求（天然地基或复合地基埋深为1/15·H，桩基1/18·H，岩石地基不受此限，H为建筑物高度），也是基于地基稳定性考虑。 +M.!_2t$2  
c$~J7e6$  
我们常遇到的是边坡稳定性评价。当坡边稳定系数Fs值大于等于规定值就安全稳定，Fs值小于1就不安全、不稳定，Fs大于1，但小于规定值时，应考虑采取措施防止边坡失稳。

处理设计与施工100问 D]WU,a[$Bc  
    地基不均匀沉降的原因有哪些？如何进行防治？ {iq)[)n  
地基不均匀沉降的原因： ?Fj>7  
    对于软土层地基，多层住宅沉降较大，往往呈现凹陷形不均匀沉降。当沉降到一定限度时，在建筑物底层门窗洞口角部出现斜裂缝或八字型裂缝、少数的可发展到二层和三层，此类裂缝大多数在房屋建成后不久出现，并随着时间的增长而加大加多，待地基下沉稳定后，不再变化。 Fn*)!,)  
[C(>e0r  
    地质钻探报告真实性如何，对多层住宅的沉降量大小关系很大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况，并结合设计要求，对地基作出评价，对设计和施工提出某些建议。如果地质报告不真实，就给设计人员造成分析、判断的错误。以前在地质钻探中有的有孔或深度不到位，有的抄袭相邻的地质报告，个别甚至出具假报告，都曾给建设单位造成过重大经济损失。 J)_IfbY  
N="H 06t  
    在设计方面也有一些原因。多层住宅单体太长的；平面图形复杂，或有层高高差及荷载显著不同的；地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同的，未在适应部位设置沉降缝。基础刚度或整体刚度不足，不均匀沉降量大，造成下层开裂。设计马虎，计算不认真，有的不作计算，照抄别的建筑物的基础和主体设计。 $/;<~Pzi  
c4xXsUBQk  
    在施工方面上的原因。墙体砌筑时，砂浆强度偏低，灰缝不饱满。砌砖组砌不当，通缝多，断砖集中使用。拉结筋不按规定标准设置。墙体留槎违反规范要求。等等。 F+::UWKA  
M;1B}x@  
    对地基不均匀沉降采取的防治措施 8ubb~B;  
XOd  
    （一）从钻探报告入手，确保其真实性和可靠性 I=o/1:[-  
]|)M /U *  
    地质钻探报告是一门专门的科学，来不得半点虚假。钻探报告是设计人员的主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。 Dp" xO<PE2  
>;OwBzB  
    （二）从设计入手，采取多种措施，增强多层住宅的基础刚度和整体刚度。 r`!S*zK  
aOTrng  
    建筑措施。多层住宅的平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多；避免建筑物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故，往往以有高度差异或荷载差异的建筑物为多见，尤其是高、低或轻；重单元连成一体未设置沉降缝时易发生。 R#33ACCX  
G~`nLC^Y  
    设置沉降缝。多层住宅的学位体长度应控制在55米以内；长度较大的住宅，考虑在适应部位设置沉降缝；对于平面图形复杂的，或有层高高差及荷载显著不同的，要在其转折处；层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝；在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。 ulxy 4] h  
0vi\o`**Mj  
    考虑相邻建筑物的影响。建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形，而且由于基底压力扩散的影响，在相邻范围内的土层，也将产生压缩变形；这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少，由干软弱地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。 7s.vJdA]6  
Y<9Lqc.i  
    结构措施。控制建筑物的长高比。长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大的建筑物，调整地基不均匀变形的能力就差，相反，如将建筑物长高比限制在一定范围内，它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。实践证明，建筑物的长高比控制在2.5至3之间时，可减少建筑物的相对弯曲，房屋不易出现裂缝。 HL
p'^  
p_l.a  
    合理布置纵横墙。承重结构的墙身是房屋扭曲的主要受力构件，它具有调整地在不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。如纵墙贯通而横墙密布，则犹如空胀多肋深梁，刚度很大，这时基础沉降比较均匀。为了保证建筑物的整体刚度，对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。 ~h6aTN  
yB,{:kq7D  
    设置圈梁。在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物的整体性，它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现，即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。 /d]{ #,k  
p/.[cH  
    多层住宅的楼面板。屋面板必须一律采用现浇钢筋砼结构，多层住宅的基础及主体结构必须用商品砼浇捣。 i 79;;9M  
Z<n%~z^  
    地基和基础措施 <%Afa#  
qW'5Zk  
    （1）多层住宅的地基基础设计必须以控制变形值为主，设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。基础最终沉降量应当控制在《地基基础设计规范》（1999年修订版）规定的限值以内。在建筑物体形复杂，纵向刚度较差时，基础的最终沉降量必须在15MM以内，偏心距应当控制在15‰以内。 O5?3nYHa  
CAV Q[r5y  
    （2）当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的，必须采取技术措施，一般可采用打预制钢筋砼短桩。 ;+iw?"  
;mLbgiqQ J  
    （3）同一建筑物尽量采用同一类型的基础并理置于同一土层中。 LwS>jNJx  
f1}b;JJTsv  
    （三）从施工入手，切实提高施工质量 UA$Xa1  
ctWH?b/ua  
    1、砂浆的品种、强度等级必须符合设计。影响砂浆强度的因素是计量不准，原材料质量主变动；塑化材料（如石灰膏）的稠度不准而影响到渗入量；砂浆试块的制作和养护方法不当。解决的办法是：加强原材料的进场验收，严禁将不合格的材料用于建筑工程上。对计量器具进行检测，并对计量工作派专人监控；将石灰膏调成12CM的标准稠度后称量，或测出其实际稠度后进行换算。 ;c~
%:|  
aO>Nev  
    2、砖的品种，强度必须符合设计要求，砌体组砌形式一定要根据所砌部位的受力性质和砖的规格来确定。一般采用一顺一丁，上下顺砖错缝的砌筑法，以大大提高砌筑墙体的整体性，当利用半砖时，应将半砖分散砌于墙中，同时也要满足搭接1/4砖长的要求。 !ie'}|c  
$09PZBF,i  
    3、正确设置拉结筋。砖墙砌筑前，应事先按标准加工好拉结筋，省得工人稳来乱拿钢筋；使用前地操作工人进行技术交底；一般拉结筋按三个0.5M，即埋入墙内0.5M，伸出墙外0.5M，上下间距0.5M.抗震构造柱埋入长1M.半砖墙放1根，一砖墙放2根，考虑到水平灰缝为8-12MM，为保证水平灰缝饱满度，拉结筋选用Φ6.5MM. 3rQ;}<*M  
k4Ub+F  
    4、不准任意留直槎甚至阴槎，构造柱马牙槎不标准，将直接影响到墙体整体性和抗震性。为此要加强对操作工人的教育，不能图省事影响质量；为保证构造柱马牙槎高度；不宜超过标准砖五皮，多孔砖三皮；转角及抗震设防地区临时间断处不得留直槎；严禁在任何情况下留阴槎。 ?q+^U>wy&  
u&s>UkR  
    5、加强多层住宅的沉降检测。施工期间，施工单位必须按设计要求及规范标准埋设专用水准点和沉降观测点。主体结构施工阶段，每结构层沉降观测不少于一次；主体结构封顶后，沉降观测2个月不少于一次。监理单位必须进行检查复测，并将资料列人工程质量评估内容。

在基坑设计中，对于跨度加大的深基坑，锚杆相对于内支撑结构能节省较多造价，且利于地下结构施工，因此锚杆或锚索的使用非常频繁。 E5U{.45  
锚杆通过锚固于稳定土层中的注浆体提供抗拔力，锚固体与土层的剪力可靠与否是锚杆是否提供有效抗拔力的关键，我们在设计中依据规范上提供的各个土层的摩阻力进行设计。然而施工过程中成孔的方法有多种：1、干钻成孔，用高压气枪将孔内的粉尘吹干净；2、干钻成孔，用水冲洗钻孔；3、采用地质钻，泥浆护壁成孔；4、套管跟进成孔，等等，实践证明成孔方法不一样，锚杆提供的抗拔力相差较大，问题是规范并未对各种成孔方法提供的抗拔力做详细的规定，而是采取统一标准，显然与事实不符合。 :VEy\ R>W  
这个问题应该有资格作为岩土工程100问的其中一问，答案本人无法给出，望大家一期探讨，只望LZ留情别扣我的分啊。

CFG桩褥垫层应采用多厚?它有何作用?     gvx {;e  
    CFG桩桩顶和基础之间应设置中砂、粗砂、级配砂石或碎石(最大粒径不大于30mm)等 $6 A91|ZSQ  
褥垫层。 A_
vf3 *q  
    褥垫层是桩顶和基础底之间加一层散体材料，若褥垫层厚度过小，桩间土承载能力不 R?K[O   
能充分发挥，厚度过大，桩承担的荷载太小，复合地基中桩的设置又失去意义。按规范 XK 09x1r  
规定，褥垫层厚度宜取150—300mm。 -P5M(Rt  
    褥垫层的作用如下: RU' WHk  
    （1）使桩、土共同承担竖向荷载 %ut7T!Jp
 
    褥垫层设置后，能使桩体的顶部和桩端都有上下刺人变形条件，在给定荷载作用下， qr~=S  
桩承担较多的荷载，随着时间增长，桩产生一定沉降，荷载逐渐向桩间土体转移，即使桩 $sX X6K),  
端地基士很好，桩端变形小，但桩顶也有向褥垫层刺人条件，所以有了褥垫层能保证桩土 WKwU:im  
较好的共同承担外荷载; JG=U@I]  
    (2)减小基础的应力集中 :O(<3"P/  
    当褥垫层厚度趋于零时，近似钢筋混凝土桩和承台的作用，这时承台基础要验算冲切 (GNY::3  
承载力。加了褥垫层后起到扩散应力作用，同时桩顶和桩间土应力之比值显著降低，随着 8aSH0dX  
荷载增加应力比趋于一常数值。 vid(^2+  
    (3)使基础底面压力分布更均匀 }N6r/ VtOQ  
    通过散体褥垫层的调整，随着荷载增加或变化，能使基底压力更均匀分布。 z2GT9  
    (4)抗水平力作用 u3>Dvl@  
    类似地震作用的水平荷载，CFG桩复合地基主要是通过基础与褥垫层之间的摩擦力和 kr
oO~(\  
基础侧面土压力承担，褥垫层又是散体结构，所以传递到桩体的水平力较小或为零，这就 &oy
j8  
是桩体可不配筋的缘由。 />i~No#Xm  
[qEd`8V(  
褥垫层厚度越大，桩对基础的应力集中越小当褥垫层厚度达到一定程度后复合地基基底反力即为天然地基的反力分布。试验表明，褥垫层厚度大于10cm时，桩对基底的应力集中已明显降低，当为30cm时，已很小！试验表明褥垫层厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶受到的水平荷载越小，褥垫层厚度不小于10cm，桩体不会发生水平折断，桩在复合地基中不会失去工作能力。大量试验＆工程实践表明，褥垫层厚度去10－－30cm在技术上可靠，经济上合理。 *7yu&a8  
ETA 1\  
杂填土、松散砂或淤泥质土要求的褥垫厚度以不小于500MM为宜。 1tNmiAu  
]ZjydQjo)  
2、褥垫层的设置原则 qU) pBA
 
（1）长桩宜薄、短桩宜厚； QE8aYPSFf  
（2）桩间距大，宜厚，否则，宜薄；(s=2.5d~5d) WF.y"{6>  
（3）桩径大，宜厚，否则，宜薄；（d=350mm~600mm） ct3^V M&/  
（4）桩土的相对刚度大，宜厚，否则，宜薄； Wr%E}mX-  
以上所指的厚不宜超过40cm，薄不宜小于15cm，小于15cm以后，施工不容易控制。

好事呀，支持，支持。

想法很好，支持支持！ X R =^zp?  
但是要把这么多问题整理好也是一项大工程呀

三、地基处理设计与施工。 %Tn0r|K  
水泥土搅拌桩复合地基，桩端以下未加固土层的压缩变形计算存在不确定性，原因是什么？ tWNz:V  
答：1.变形计算深度范围内压缩模量的当量值Es取值时，计入复合土层的压缩模量，则当量值Es高、沉降计算经验系数Ψs值小，计算出的s2变形量有可能偏小。因为水泥土搅拌法多用于深厚软土的地基处理，实际处理的仅是基础以下，一定深度范围内的土层。复合土层的压缩模量远大于软土的压缩模量，以有限范围内复合土层的压缩模量，代替相应深度内软土的压缩模量进行计算，与变形计算的假定“...均质各向同性...”严重不符。此法适用于较好的软土。 M]+FTz  
2.如果计算模量当量值时，不考虑复合土层的压缩模量，只计算处理深度以下的土层，则计算所得的Ψs、s2又可能偏大。而且不考虑复合土层了，p0和fak如何取值也不确定，存在两种可能，直接取原基础底面的附加应力和复合地基的承载力特征值，还是取复合土层以下的附加应力和天然地基的承载力特征值。此法适合于相对较弱的软土。

问：对承受土体水平位移的桩和桩群的设计计算方法有哪些？各有什么特点？ {4tJT25  
答：迄今，对承受土体水平位移的桩和桩群的设计计算，已提出了许多方法。根据已有 $d.UF!s  
的研究成果将计算方法归纳如下: OL&ku &J_  
一、压力法 jLc4D'  
(l)Begemann和DeLeeuw法计算由地面荷载p产生、作用于桩上的荷载时，可近似地认为桩是刚性的，土体侧向位移和水平应力分布用弹性方法计算，桩按等值板墙 MnUal}MO  
在最大位移处是严格满足相容性，在桩与桩周土不允许相对位移的地方则近似满足。 XEMi~L+  
(2)DeBeer和wallaysl法当土堤的稳定安全系数大于1.6时，作用于软土层范围桩 ,dK<2XP  
上水平压力为其中为折减系数，;为土层重度;垂直土堤水平土压力等于地面载荷为最不利情况。按桩头固定，桩尖进入硬土层则可计算出桩的最大弯矩，但得不出弯矩分布。用该法计算桩的最大弯矩与实测结果很吻合。当安全系数小于1.6时，需首先确定桩抗滑作用的最危险滑动面，假设以桩和滑弧交点为界，桩则受方向相反的极限土压力作用。并认为桩将绕桩头转动，根据力平衡条件来确定桩的有效深度(在该深度以下桩不受荷载作用)。再利用这样得出的土压力分布计算桩的最大弯矩。该法假设当安全系数小于1.6时，才出现极限土压力，这可能会引起桩计算结果的较大误差，严格意义来说，这一假设只有当安全系数为1时才完全正确。 a%DnRkRr  
(3)Tschebotarioff法假设作用于软土层内的桩上土压力呈三角形分布。根据Nicu等的现场试验资料，土压力最大值，式中: 为软土层中点的竖向应力增量;k。为静止土压力系数。Tschebotarioff还建议，当土堤荷载小于3(对应的安全系数为1.7)时，桩上侧向压力可忽略不计。 Fn4i[|W42  
(4)德国建议的方法土堤稳定安全系数F与土的稠度指数Ic的临界状态关系为: H `Fe|6I&  
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ziCTvT  
其中d为桩宽或直径; q为地面荷载;S为桩间距:hs为软土厚度; 为桩群的总宽度; d(zBd=;  
n为桩数。用该法可计算出土堤破坏时极限状态下的最大弯矩值。当实际稠度指数大于临界值时，就可不考虑侧向土压力对桩的影响，当实际稠度指数小于临界值时，单位长度的侧向土压力取上式中的最小值。 D_@WB.eL  
二、位移法 2ku\R7  
用位移法分析桩一土相互作用更为合理。该法必须已知无桩时土体自由侧向位移分 !Z2?dhS  
布，然后把这位移叠加到桩上，而桩一土相互作用则用弹性理论或地基反力法计算。位 D
QY*0\  
移法能得出桩的弯矩和位移分布情况。 _M= \s>;G  
l、弹性法 4M'y9(  
Poulos提出了弹性土体中单桩的有限差分边界元分析法。桩用弹性薄条模拟，且桩与土的相互作用由半无限弹性体的Mindlin方程计算，作用于桩上极限压力要计入桩周土体的塑性屈服，该法考虑了土体的连续性和性状随深度变化后，得出了单桩计算的各种图式。并考虑了桩的刚度、边界条件、土的屈服等的计算图式。 }7E2,A9_"  
2、地基反力法 7HzO_u%H1  
(l)极限地基反力法 ;muxIr`?  
塑性变形理论一TbmioIto等 'ek7e.x|V  
首先作以下假定: Y##ftQ  
1、随着滑动土体的位移增长，作用于桩上的侧向土压力从零开始逐渐增大，直到 .<j\"X(  
桩周土体破坏时达到极限值; E\&~S+:Xp  
2、假定土体己经滑动，而滑动面上的抗剪强度尚未降低: <[Ae0UK  
3、桩周土体为塑性体; smW 7zGE  
4、桩为刚性材料。 _U;z@  
然后根据桩周土的塑性变形状态，推导出作用于阻滑桩上的侧向土压力的计算公 h^eaV,x>=  
式，并用来研究排桩的间距、桩顶固定条件、桩载滑动面上的长度、直径和刚度等对于 @13vn x  
岸坡稳定性的影响。 }8Tr M0q8  
塑性流动理论一Tomio Ito等还把土体作为粘塑性体(Bingham体)而导出作用于桩上的侧向土压力。但是，由于其中所用的计算参数无法精确的确定，故它所得出的理论值可靠性不高。 e*.l6H/B  
(2)弹性地基反力法 {Sm^F  
与Poulos的弹性法不同，此法分析承受土体侧向位移桩时，未直接考虑地基的连续性，控制方程为： 0q(}nv  
> !k  
0\84~t'[  

y`!~JL*  
其中y和ys分别为桩和土的位移;k为地基反力模量。 {(#Dou  
用该法计算得出考虑了地基性状随深度变化的计算结果和现场实测土体自由位移 cLn&b}8'  
和实测值非常吻合。Marche等进行类似分析，用弹性法计算土体自由位移时，考虑了 <5 G+(vP  
土的不均质性和各向异性，也得到与实测结果非常一致的结果。 7(AB5.O  
此法假定桩埋置于各向同性半无限弹性体中并假定土的弹性系数Es(弹性模量Es 0L1NZY^!  
和泊松比)为常数或随深度按某种规律变化。计算时将桩分为若干微段，根据半无限弹性体中发生位移的Mindlin方程估算微段中心处的桩周土位移，另根据细长桩的挠曲微分方程求得桩的位移。弹性理论法的最大缺点是不能计算出桩在地面以下的位移、转角以及弯矩、土压力等。 {[QCuR  
(3)复合地基反力法 fOs}5J  
p-y曲线法是一种非线性地基反力法。它考虑了土的非线性特性、分层特性、不同的土类及荷载类型等因素，适应于分析横向荷载作用下的桩结构物，特别适合于分析横向荷载作用下有较大变位的桩结构物。对于海洋工程中的高桩结构以及港口工程中的靠船墩、靠船簇桩等结构在水平荷载作用下，结构水平变位较大，桩周土己进入非线性工作状态，用传统的假想嵌固点法(港口工程中常用的一种分析方法，即假定桩在土下一定深度处，桩身水平变位和转角为零)或线性弹性地基反力法不能很好地反应实际的桩土相互作用，而在这种情况下p-y曲线法却是一种很有效的方法。P-y曲线法是一种以非线性模式来反映桩土间的相互作用关系的，即它描述的桩土之间的相互作用力与桩身变位和桩入土深度间是非线性关系，因而被视为目前计算大变位侧向受荷桩结构最为实用的方法之一。其主要优点表现为对分析侧向有较小、较大变位的桩结构均能适应;能够很好地反映土的软化特性;适应于任何土类，如粘性土和砂性土分别有自己的标准p-y曲线;荷载可以是循环的、短期的;地基可以是分层的;土的力学指标比较容易获得且较稳定。p-y曲线可以选用标准p-y曲线，也可以借助实测曲线。从理论上讲，它比弹性地基反力法更能很好地反映桩一土相互作用。 "pGSz%i-  
将上述方法之一改进后，可用于分析桩群。 /iFtW#K+  
a.把进行单桩分析时的桩头固定条件改为近似模拟刚性桩帽的影响，即假定各排桩的土体侧向位移相同，这一假定偏于保守，特别是当相邻桩的遮帘作用位移会明显减小时。 P 0v&*y3Y  
b.修改单桩计算程序，以适用不同的土体自由位移。尽管在缺少更详细的试验或分析资料情况下，很难确定相邻桩的遮帘作用所引起的位移减小，仍能符合实际情况。由于桩群的遮帘作用，输入的土体自由位移可能比单桩周围实际发生的要大，所以，以上两种改进都可能得出偏保守的计算结果。当桩群使土堤的稳定安全系数得以增加很多时，这种影响就格外显著。但如果土体的自由位移己知或可以准确计算，这些影响就不存在了。 dUiv+K)ccQ  
三、数值分析 uQgv ;jsPz  
(l)平面应变分析 *T0{ yI  
平面有限元研究主要仍然是解微分方程，不过其采用数学方法把结构离散化，并把土体模拟为弹性支承的土弹簧，以节点转动位移作为基本未知量，再组装刚度矩阵后求解线性代数方程组。对开挖深度不大且基坑形状规整的支护体系，只要多取一些有代表性的截面，基础梁长度限制不太大的情况下，精度尚能满足一般的要求，但对开挖深度较大，基坑形状及支护体系不规整时，需要作三维有限元分析。当用平面应变计算桩一土相互作用时，桩用等值的板桩墙替代，其抗弯刚度等于桩土的平均桩弯刚度，Springman用平面应变有限元进行计算时，土堤用线弹性模型，软土用线弹性模型或修正的剑桥模型。其计算结果与离心模型试验结果不太吻合。Nayfo:用平面应变方法分析时，在板桩墙和土体之间设置了连接单元，允许土和墙相对位移，且接近桩周三维特性。因软土、土堤和连接单元均用线弹性模型，故不能考虑土和墙之间的极限土压力，这就表明，对于柔性桩或软土层很深，并不需要设连接单元。 }DiMt4!ZC!  
(2)三维分析 .jW+\mIX  
三维有限元的优点一是对支护体系作空间结构分析，因而变位处处不同，既可以反映体系内桩土共同作用在不同位置有强弱，同时也可以进一步以土体不同本构关系参加进行线性或非线性分析;二是可以完全反映施工过程，例如一部分结构己经产生变形后，再施工另一部分支撑体系，比较符合客观的实际情况:三是计算所得的各部位变位量，应力值容易为实测资料所检查验证，并采用进一步的反分析技术，对设计参数进行复核或修改，以达到安全、经济的目的。Bransby使用三维有限元方法进行分析时，土按线弹性模型计算，计算结果与离心模型试验结果较一致。由于该法使用较复杂，用来解释和确定桩土相互作用性状和一般趋势还可以，但很难用于设计。 <hazrKUn  
(3)非线性有限元分析 A7,TM&  
采用的邓肯一张模型是用切线泊松比来代替弹性力学中的E和I，其分析方法与一般弹性力学有限元相同，只是在非线性弹性有限元分析中必须采用增量而已。由于非线性弹性模型只反应了非线性的特性，对应力历史、受力破坏情况不能直接反映，而这些因素对于桩土相互作用是相当重要的。因此在有限元分析中作如下处理:计算初始应力时，将初始应力直接作为离地表深度的函数。此种方法概念清楚，切合实际，桩与土的接触面具有特殊性质，因为混凝土和土的变形模量有很大差异。桩在竖向荷载作用下，桩土接触面将会产生一定的滑移和开裂，采用接触面单元可以反映界面的受力特性。将Goodman提出的岩体节理单元应用于接触面，形成接触面单元。当接触面单元发生变形时，单元的左右面可以相互错动、压缩或张开。 ~LqjW
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(4)引入摩擦元模拟桩土共同作用 udYk 6  
关于桩土共同作用的分析，Poulos提出以Mindlin解答为基础的弹性积分法，对桩受力变形特性进行了大量的分析研究。Randolon和Cooke提出剪切变形传递法应用于桩一土分析，但是上述方法只适合于均质土中，而实际工程中，桩往往置于层状土中，为此，这些方法有一定的局限性，随着计算机的发展，有限元在桩土共同作用分析中应用得到愈来愈多的应用，有限元法的一个突出优点就是通过对土体区域的划分，通过变换土体有关的参数解决了土体分布的层状性问题。同济大学沈伟跃、赵锡宏应用有限元法对桩土进行了分析，得出了一些很满意的结果，但这种方法在分析中认为桩侧和桩周土之间没有相对位移。大量工程实践表明，桩侧和桩周土体之间不但能传递摩阻力，而且它们之间还有较大的相对位移。在桩土共同作用分析中，采用有限元分析，在桩侧和桩周土体界面引入摩擦元，既考虑了剪力的传递，又考虑了相对位移，能更好地模拟桩土共同作用的真实状态。 |9cJO@  
四、简化计算方法 4sOo>.<x  
在码头岸坡稳定分析中，最常用的方法还是简化Bishop法，在计算桩的抗滑作用时只简单地考虑切桩力所增加的安全系数，这样与实际情况出入较大，导致计算结果不合理。目前己提出了一些桩一土稳定分析方法，有Reese等考虑桩的抗滑作用而增加土坡稳定安全系数“p-y”曲线法，Viggiani和Lee等用增加土坡稳定桩的一些基本破坏机理，阐明了桩一土坡的稳定相互作用。王年香采用沈珠江抗滑桩的极限抗滑力计算公式，提出了桩基一岸坡稳定简化计算方法，考虑了桩的允许抗弯弯矩和滑动面下的嵌固深度，其中的算例表明:所建议的方法比港工规范推荐方法计算结果合理。并在此基础上采用水平承载桩的分析方法来计算码头桩基性状，考虑了桩的允许抗弯弯矩、滑动面下的嵌固深度、岸坡稳定安全系数和桩头联结条件等，得出桩基的挠度、转角、弯矩和剪力。从工程设计的观点来看，纯经验的压力法因其能快捷地估算出桩的最大弯矩和桩顶位移。在这类方法中，DeBeer和Wallays法较简单，得到普遍采用。但由于方法过于简单，计算偏差较大，在实用上受到一定的限制。位移法和有限单元法可以较精确地模拟地基和荷载条件，能得出桩的弯矩和位移分布，但计算较繁琐，需编制计算程序。位移法的主要问题是确定无桩时的土体位移分布。从前面的分析得知，土体沉降容易估算，但估算土体水平位移却相当困难。Poulos提出的有限差分法比较实用。也得到普遍接受。压力法和位移法用于单桩分析时己相当复杂，用于桩群就更加困难。有限元法可以定量地考虑各种复杂边界条件、土的非线性性状、施工顺序等影响，这就解决了统一分析各种不同条件下的模型试验和现场观测结果。如果将各种影响因素作为独立变量，组合成各种不同条件而进行参数分析，可减少模型试验工作量，同时还可用来进行最优设计，从中选择出最为经济合理的方案。 [O92JT:li  
 

五、深基础设计与施工100问。 ;#a^M*e  
挤土桩一般主要有哪些桩型，如何降低挤土影响？ 8bT]NvCA  
答：挤土桩：在成桩过程中，造成大量挤土、使桩周围土体受到严重扰动、土的工程性质有很大改变的桩。这类桩主要有打入或静压成桩的实心桩和闭口预制混凝土桩、闭口钢管桩及沉管灌注桩等；挤土桩成桩过程中引起的挤土效应主要是地面隆起和土体侧移，导致对周围环境的较大影响；对于灌注桩还可能造成断桩、缩颈等质量事故；对于预制桩可能会造成成桩的侧移、倾斜、上抬、甚至断桩等质量事故。 RQ}0f5~t  
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M&9,  
打桩顺序应按照下列规定执行： 8{QN$Qkn  
a、对于密集桩群，自中间向两个方向或向四周对称施打； M}Sn$h_  
b、对于一侧有毗邻建筑物是，有毗邻建筑物处向另一方向施打； A"Q6GM2;Io  
c、根据基础的设计标高，宜先深后浅； %dA6vHI,  
d、根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。 tB-0wD=PR  
>drG,v0qh  
为避免或减少沉桩挤土效应对临近建筑物、地下管线等的影响，施打大面积密集桩群时，可采取下列辅助措施： 701ei;  
a、预钻孔沉桩：孔径约比桩径（或方桩对角线）小50-100mm，深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，深度宜为桩长的1/3-1/2，施工时应随钻随打；桩架宜具备钻孔锤击双重性能； yr=$a3web;  
b、设置袋装砂井或塑料排水板，以消除超孔隙水压力，减少挤土现象。袋装砂井直径一般为70-80mm，间距1-1.5m，深度10-12m；塑料排水板深度、间距与袋装砂井相同； RlJt+lnV  
c、设置隔离板桩或地下连续墙； S+aXlb  
d、开挖地面防震沟可消除部分地面震动，可与其他措施结合使用沟宽0.5-0.8m，深度按土情况以边坡能自立为准； a'3|EWS ?  
e、限制打桩速率；  {*!L[)  
f、沉桩过程应加强临近建筑物、地下管线等的观测、监护。