建筑物水平掏土纠倾法孔周土体受力状态分析

研究单个和多个掏土孔在开挖时和开挖完成后的孔周土体受力状态,结果表明在土体承载力范围内,塑性区半径与掏土孔半径基本呈线性关系,两者比值为2～3;掏土孔孔深方向塑性区影响范围为建筑物前约0.25m至建筑物中间位置随掏土孔开挖深度增加,孔周压力发生移动,从掏土孔孔顶转移至孔侧位置,出现土拱效应;对粉质粘土,当掏土孔间距设置为其半径的4～6倍时,孔间土体大部分出现塑性破坏现象,可认定相邻掏土孔孔周土体塑性区贯通,即孔间土体塌陷.     

Study on plastic zone features around holes in underexcavation procedures for leaning buildings rectification and its applications

在建筑物水平掏土纠倾工程中，掏土孔间距是影响纠倾工程安全与工期的重要因素。为了快速准确地确定纠倾工程中的水平掏土孔间距，研究了单个掏土孔和多个掏土孔情况下孔周边土体塑性区发展特性。利用土体塑性力学分析计算得到了单孔下的孔周土塑性区半径，而后通过有限元模拟得到孔周土体塑性区半径的数值解，将孔周塑性区半径解析解与数值解进行了对比。并通过有限元数值模型研究了多个掏土孔相互影响情况下的塑性区发展规律，以孔间土体塑性区贯通时的距离作为掏土孔间距。考虑土体参数随机特性的影响，研究不同上部荷载作用下掏土孔间距的取值变化规律，上部面荷载与地基承载力特征值比值用p表示，孔间距与掏土孔直径比值用n表示。研究发现：多孔塑性区半径（孔间塑性区贯通时）是单孔塑性区半径的1.3倍左右;标准化荷载p与孔间距比值n二者呈线性关系;通过不同土体参数及上部荷载的不同情况下的p-n曲线，给出了掏土孔间距建议值。同时，将研究结果与三个实际工程进行对比，发现p-n曲线法与实际结果更为接近。     

建筑物掏土纠倾法单孔与多孔塑性区特性研究及工程应用

在建筑物水平掏土纠倾工程中，掏土孔间距是影响纠倾工程安全与工期的重要因素。为了快速准确地确定纠倾工程中的水平掏土孔间距，研究了单个掏土孔和多个掏土孔情况下孔周边土体塑性区发展特性。利用土体塑性力学分析计算得到了单孔下的孔周土塑性区半径，而后通过有限元模拟得到孔周土体塑性区半径的数值解，将孔周塑性区半径解析解与数值解进行了对比。并通过有限元数值模型研究了多个掏土孔相互影响情况下的塑性区发展规律，以孔间土体塑性区贯通时的距离作为掏土孔间距。考虑土体参数随机特性的影响，研究不同上部荷载作用下掏土孔间距的取值变化规律，上部面荷载与地基承载力特征值比值用p表示，孔间距与掏土孔直径比值用n表示。研究发现：多孔塑性区半径（孔间塑性区贯通时）是单孔塑性区半径的1.3倍左右;标准化荷载p与孔间距比值n二者呈线性关系;通过不同土体参数及上部荷载的不同情况下的p-n曲线，给出了掏土孔间距建议值。同时，将研究结果与三个实际工程进行对比，发现p-n曲线法与实际结果更为接近。     

建筑物掏土纠倾法孔周土压力和破坏特性试验研究

掏土孔孔周土受力与变形以及破坏模式是建筑物纠倾研究的关键问题,影响纠倾设计中掏土孔直径及掏土孔间距等参数的确定。为了研究建筑物掏土纠倾法掏土孔周土压力变化、掏土孔破坏模式以及地基的沉降情况,设计并制作了可用于模拟掏土纠倾的模型箱,对掏土孔直径为200 mm,孔间距分别为400、600、800 mm的纠倾模型进行试验,分析了由于掏土孔开挖引起的地基土沉降及倾斜率。研究结果表明:掏土孔的破坏呈现立式椭圆、卧式椭圆及近似圆形三种破坏模式;通过孔侧和孔上部压力的变化,发现孔周土压力发生转移,从孔上部土压力向孔侧边土体转移,孔顶土压力减小,孔侧土压力增加,形成土拱效应;随着孔间距增加,土体形成稳定拱脚,从而不利于纠倾工程回倾;通过试验结果,建议孔间距为2～3倍掏土孔直径。     

地基应力解除法纠偏机理的离心模型试验研究

地基应力解除法是对建筑物倾斜进行纠偏的一种方法 ,在国内、外得到广泛的应用。该方法已由原先打设斜孔从地下浅层掏土 ,发展到现今钻设大孔径竖孔向深部掏土。很显然 ,在建筑物基础边沿垂直向下掏土比倾斜向从建筑物基础正下方掏土容易得多。然而 ,与斜孔应力解除法相比 ,竖孔应力解除法的有效性尚缺乏很好的试验研究 ,其纠偏的设计分析也基本上是完全根据经验的。首先报道了在香港科技大学新近开发的土工离心机上 ,利用四轴机器人式操纵臂 ,为研究竖孔应力解除法的纠偏有效性而完成的一组不停机条件下的竖孔开挖模拟试验 ;其次 ,利用Mindlin解导出了单个竖孔应力解除纠偏效果的弹性理论积分解 ,对竖孔的开挖顺序、间距、深度以及开孔位置等因素影响的规律进行分析研究 ;最后 ,将离心模型试验结果与弹性理论分析计算结果进行了比较 ,并讨论了两者的差异。离心模型试验结果和弹性理论分析证明 ,竖孔应力解除法能非常有效地减小建筑物的倾斜 ;此外 ,简单弹性分析表明 ,对于某一深度的竖向应力解除孔 ,它距离建筑物越近 ,开挖所产生的纠偏效果越显著     

某住宅楼倾斜原因分析与处理措施

在分析建筑物产生倾斜原因的基础上,采用调整建筑物荷载重心和斜孔纠偏技术对倾斜建筑物进行纠偏。即将沉降较大一侧的一层地面下土体挖除,改为架空地面;在沉降较小的一侧加荷调整建筑物荷载重心。然后在建筑物沉降较小的一侧成斜向孔,进行应力解除,使其闭合产生沉降,迫使倾斜建筑物逐步回倾。     

某住宅楼的加固纠偏设计施工监测效果分析

在该倾斜建筑物的加固纠偏工程中,首先,通过设置托换防沉桩限制沉降较大一侧的变形,然后,在沉降较小一侧进行水平掏土纠偏,并根据沉降观测资料及时调整掏土孔的间距、长度和方位,掏土纠偏完成后,及时利用注浆法对掏土孔进行封填处理。沉降观测结果表明,该倾斜建筑物的加固纠偏取得了预期效果。     

基于鲁宾涅特解的建筑物掏土纠倾孔周土塑性区计算

考虑建筑物掏土纠倾地基土体侧压力和掏土的动态扰动影响,提出了基于鲁宾涅特解的掏土孔孔周土体塑性区计算方法,并推导了建筑物掏土纠倾孔间土体最大宽度确定方法。在某高层住宅楼掏土纠倾实例中,将其计算结果与圆孔扩张理论对比,并由现场监测结果进行了验证。结果表明:基于鲁宾涅特解的掏土孔孔间距与住宅楼施工间距基本一致,而基于小孔扩张理论的掏土孔孔间距理论解与现场施工相差较大,鲁宾涅特解对建筑物掏土纠倾孔周土体塑性区的求解具有更高的精度,由此证明,提出的孔周土体塑性区求解方法以及孔间土体最大宽度确定方法是可行的,与建筑物掏土纠倾工程实例吻合度较高。     

7层住宅楼倾斜原因分析及纠偏

在分析建筑物产生倾斜原因的基础上,采用调整建筑物荷载重心和打斜孔纠偏技术对倾斜建筑物进行纠偏.首先,将沉降大的一侧地面下土体挖除,改为架空地面,将沉降较小的一侧加荷调整建筑物荷载重心;然后,在建筑物沉降较小的一侧打斜孔,进行应力解除,使其产生沉降,迫使倾斜建筑物逐步回倾.     

灰土垫层掏土纠偏有限元分析

结合某砖混结构住宅掏土纠偏工程实例,通过ABAQUS有限元模拟1∶9,2∶8,3∶7灰土垫层的掏土过程,分析灰土配比、孔径及孔间净距等因素对建筑物纠偏效果的影响规律。研究结果表明灰土垫层沉降量随着掏土孔的增大以及孔间净距的减小而增加。     

刚性桩复合地基上建筑物掏土法纠偏研究

以某高层建筑纠偏项目为工程背景,采用实测数据分析和数值计算研究等方法对刚性桩复合地基上高层建筑物纠偏机理展开了系统研究。现场依据信息化监测数据分步、分批次对褥垫层掏土,采用多台钻孔机沿建筑纵向多个作业段同步掏土作业,实现了纠倾过程中建筑物的均匀回倾。建立了刚性桩复合地基上建筑物纠偏的三维数值计算模型,通过对比分析数值模拟结果和实际工程监测数据,得到了掏土量和掏土孔进深等因素对建筑物纠偏变形的影响规律。该研究可为类似纠偏工程的设计和施工提供参考。     

掏土迫降法在软土地基房屋纠偏中的应用

迫降纠偏是对建筑物沉降较小一侧地基施加强制性沉降的措施,掏土迫降是目前软土地区应用较为广泛的一种方法,通过在建筑物沉降少的一侧的基底取土,人为地使该侧地基土支撑面积减少,在上部结构荷载作用下,使基底应力增加,土体在自重应力和附加应力的共同作用下,使该侧的地基土发生变形,强迫该侧基础下沉。对于年代久远的房屋,增加基础刚度后同样可以采用该方法,且效果较好。通过具体案例介绍,说明这一技术在实际工程中的应用。     

压桩掏土技术在软土地基危房纠偏中的应用

对位于上海软土地区某6层砖混住宅采用压桩掏土法纠偏。常规压桩纠偏,先在建筑物较大一侧压桩、封桩;再在建筑物沉降较小一侧掏土纠偏,并在掏土一侧设置少量保护桩,提高建筑物回倾后的稳定性。在该工程的施工过程中,将沉降较大一侧的压桩和沉降较小一侧的掏土纠偏同时进行,并推迟沉降较大一侧的封桩,既缩短了工期,又减小了桩顶的附加应力,同时房屋的附加沉降也控制在允许范围内,取得了较好的纠偏效果。     

扩孔理论在非饱和黄土劈裂注浆中的应用

针对扩孔理论在非饱和黄土劈裂注浆中的应用,将孔周围土体分为弹性区和塑性区,在弹性区中假设服从小变形理论,在塑性区中假设服从大变形理论,结合黏性土一般强度准则(SMP准则、Lade-Duncan准则、M-C准则),推导了不同理论下黄土地区在不排水条件下的劈裂注浆压力预估公式。利用现场注浆试验获得了压力P及注浆量Q的时程曲线,在P-Q-t三维散点图基础上,将理论计算结果与现场注浆数据对比分析,结果表明：基于黏性土一般强度准则推导的黄土劈裂注浆压力预估公式中,由于Land-Duncan准则及SMP准则考虑了中主应力的因素,较传统Mohr-Cunlomb模型的计算结果更加精确。对黄土注浆压力机理分析可知,当压力不大时,浆液对土体以挤密作用为主,当超过劈裂压力时,土体出现劈裂。     

锚杆静压桩托换技术在综合纠偏中的应用

锚杆静压桩托换技术是在原有建筑物基础下，将压桩架通过锚杆与建筑物基础连接，利用建筑物自重荷载作为压桩反力，用千斤顶将钢筋混凝土桩分段压入地基中，以提高承载力，减小沉降，达到加固的目的；掏土纠偏则是在建筑物沉降较少的部位以下的地基中或在其附近外侧地基中掏取部分土体，迫使沉降较少的部位进一步产生沉降，以达到纠偏的目的。地基加固和纠偏的结合使用，可称为综合纠偏。     

K0固结饱和黏土中打桩对邻近桩影响分析

动力打桩过程可能会引起既有桩基产生较大位移,进而影响建筑物安全稳定。本文在K₀ 固结各向异性本构模型的基础上,推导了桩周土体破坏区和塑性区的半径计算方法,建立了打桩引起周围土体应力和超孔压的理论计算公式。在此基础上,以最小能量原理为理论依据,将超孔压视为外荷载,提出了其在向周围土层的传递方式,并在半无限空间体内推导了其对周围土体径向应力的影响,并结合天津典型软土对研究成果进行了分析。研究结果表明:建立的柱孔口扩张弹塑性理论计算结果与既有方法基本一致,超孔压在塑性区沿径向衰减速度明显较大;当桩间距较小时,打桩会使邻近已打设刚性桩产生较大水平位移。     

掏土托换技术在软硬不均地基楼房纠偏加固中的应用

应用托换纠偏技术 ,对倾斜建筑物基础沉降多的一侧采用锚杆静压桩方法控制其继续沉降 ,在沉降量少的一侧采用水平掏土法直接从基底掏土迫其沉降回倾 ,在限沉与促沉之间的中部过渡段采用垂直掏土法解除地基应力调整基础均衡沉降。通过几种方法的综合应用 ,成功地解决了软硬不均地基倾斜危楼的纠偏加固问题     

某自建住宅楼纠偏加固方案

以实际工程为例,通过对自建建筑物现状的调查和加固方案的分析,总结了建筑物发生不均匀沉降、倾斜的原因,进而对阻沉桩进行了设计计算。针对深厚高压缩性土层和邻近不同时期修建的房屋产生的附加应力现象,提出了高压冲水法的纠偏施工方法;介绍了具体的施工方案,并在自建危房纠偏和加固中进行了应用,施工结果表明大大减少了掏土施工的难度和工程量,证明了方法的可行性。     

拉压模量不同的剪胀土体中的球孔扩张问题

土体具有不同的拉压模量和剪胀特性。为使球形孔扩张问题的解答更符合实际情况,根据不同模量弹性理论和非关联Mohr-Coulomb流动法则研究了球形孔扩张时弹性区和塑性区的应力和位移,得到了弹性区和塑性区的径向应力和环向应力的解析解以及最大塑性区半径与扩张压力的计算表达式。探讨了不同拉压模量之比、拉压泊松比和剪胀角对球形孔扩张的扩张压力及塑性区半径的影响。结果表明:拉压模量比、拉压泊松比和剪胀角对球孔扩张时塑性区的开展和扩张后土体的应力有重要影响,计算中忽略这些参数将带来较大的误差。     

某住宅楼倾斜原因与纠偏加固处理

导致该楼发生倾斜的主要原因有:南北两侧地基土工程性质差别较大,基础施工质量较差。据此提出对沉降多的地方限沉加固,对沉降少的区域采用深部应力释放和加载促沉,当建筑物沉降差异调至符合规范要求时,再进行地基整体加固,稳定沉降的思路。施工分限沉、加载锚桩施工和射水掏土应力释放、纠偏(促沉)、纠偏微调、加固、稳定六个阶段。实践证明,该住宅楼的纠偏加固处理是十分有效的。