Яма под фундамент под: Как называется яма под фундамент

Как видно из рисунка 4, при различной глубине выемки тенденция осадки фундамента, примыкающего к каркасной конструкции, работающей на сдвиг, является постоянной, а осадка фундамента вблизи котлована составляет больше, чем поселок на другой стороне фундамента.С увеличением глубины выемки осадки фундамента каркасной конструкции постепенно увеличиваются. Максимальное оседание постепенно увеличивается с 19,03 мм до 46,41 мм, а глубина выемки примерно в 2,4 раза превышает глубину выемки 3 м. При разной глубине выемки, когда глубина выемки составляет 10 м, средняя осадка фундамента каркасной конструкции со сдвигом и разница в осадке между двумя концами являются наибольшими. Максимальная осадка котлована глубиной 10 м — около 2.9 котлована глубиной 3 м. Максимальное значение средней осадки при разной глубине выработки составляет 30,07 мм, что меньше допустимого значения 200 мм; базовый максимум наклона составляет 0,0011, что меньше допустимого значения 0,003.

5. Выводы

В данной статье создана конечно-элементная модель выемки котлована с учетом прилегающей рамной конструкции, а также расстояние от котлована, тип фундамента, глубина выемки, осадки, толщина, глубина подпорной конструкции. , и земляные работы анализируются на основе конечно-элементной модели.Режимы и другие факторы влияют на осадку конструкции фундамента, прилегающей к котловану, и деформацию подпорной конструкции. При этом анализируется закон изменения внутренней силы при выемке котлована, проверяется безопасность и технологичность элементов конструкции. В этой статье в полной мере используется сочетание теоретических и эмпирических исследований, а также проводится эмпирический анализ, основанный на реальной ситуации. По результатам конечно-элементного анализа можно сделать следующие выводы: (1) После сравнения и анализа расстояние D между прилегающей каркасной конструкцией и стенкой котлована составляет 5 мкм м, 10 мкм м, 15 мкм, м, 20 мкм, м, 30 мкм, м соответственно.Можно обнаружить, что максимальное значение осадки и разница осадки между соседними основаниями колонн при разных расстояниях. Максимальное значение имеет место, когда расстояние между каркасной конструкцией и котлованом составляет 10 м, а максимальное значение разницы осадки при расстоянии от котлована 10 м примерно в 2,3 раза превышает расстояние от котлована 30 м. . Кроме того, по мере увеличения расстояния между каркасной конструкцией и котлованом поперечное смещение сплошной подземной стены у стороны каркасной конструкции постепенно уменьшается, и расстояние от стены котлована составляет 30 м.Максимальное значение бокового смещения уменьшено на 4,7 по сравнению с 5 м. %. (2) Сравнительный анализ: глубина выемки котлована под фундамент H составляет 3 м, 7 м, 10 м соответственно. Выявлено, что с увеличением глубины выемки осадки и перепад осадки фундамента каркасной конструкции постепенно увеличиваются, а глубина выработки составляет 10 м. Максимальная осадка разницы осадки примерно в 2,8 раза превышает глубину выемки 3 м. Кроме того, с увеличением глубины выемки максимальное значение бокового смещения подземной непрерывной стены постепенно увеличивается, а максимальное значение бокового смещения составляет около 3.7 раз глубина выемки 3 м при глубине выемки 10 м. (3) Сравнительный анализ: ситуация с использованием одного, двух и трех осадков в процессе выемки котлована под фундамент может быть обнаружена, что с увеличением количество осадков в процессе земляных работ, осадки и перепад осадки фундамента постепенно уменьшаются. Максимальная осадка фундамента и максимальная разница разницы осадки при единичных осадках около 1.В 2 раза больше, чем трех осадков. Кроме того, с увеличением количества осадков максимальное боковое смещение подземной непрерывной стены и боковое смещение в верхней части стены имеют тенденцию к уменьшению. Максимальное значение бокового смещения подземной непрерывной стены при трех осадках снижено по сравнению с одним осадком на 11,5%.

Доступность данных

Никакие данные не использовались для поддержки этого исследования.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Типы фундаментов, используемых при строительстве

При строительстве домов на одну семью, небоскребов или надстроек выбор правильного фундамента очень важен. Фундамент любого здания служит двум основным целям — распределять вес от несущих стен на почву или коренные породы под ними и не пропускать грунтовые воды или почвенную влагу.

Топография, геология и почвоведение (изучение почвы) на вашей строительной площадке в дополнение к размеру вашего здания и другим факторам, таким как тип конструкции, будут определять тип фундамента, который подходит для вашего здания.

В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные типы основ и примеры каждого из них. Мы также предоставляем визуальные доказательства каждого фундамента, чтобы помочь прояснить преимущества каждого типа фундамента.

Учитывая, что земля под нашими ногами может состоять из множества различных типов почв, камней, отложений и т. Д., Инженеры-геотехники должны знать, как эти переменные в пределах земли влияют на строительство и структурную целостность.

В строительстве есть две основные категории фундаментов: глубокие и неглубокие. Давайте рассмотрим их на высоком уровне:

1. Глубокие основания

Глубокий фундамент требуется при строительстве на песке и другом мягком грунте, который не сможет выдержать нагрузку здания. Вместо этого необходимо заложить фундамент глубоко под землей или даже под водой, чтобы можно было установить контакт с более прочными слоями земли.

Например, мосты, опоры и плотины должны закладывать фундамент под водой, сохраняя при этом структурную целостность.Именно здесь глубокие фундаменты становятся незаменимыми при возведении крупных сооружений.

2. Фундамент мелкого заложения

Обычно неглубокий фундамент — это фундамент, ширина которого превышает глубину. Неглубокие фундаменты также можно назвать раздельными или открытыми.

По понятным причинам мелкий фундамент является более экономичным из двух типов. Они не требуют особого рытья или бурения в земле, и по этой причине они являются наиболее распространенными.

Неглубокий фундамент полезен, когда здание не слишком тяжелое, а почва может выдерживать значительный вес на небольшой глубине.

Есть четыре примера неглубоких фундаментов, на которые мы накроем мат, индивидуальное основание, комбинированное основание и стену ствола. У каждого есть уникальная структура и различные варианты использования.

1. Мат Фундамент

Матовый фундамент в полной мере использует площадь поверхности, на которой будет возведено здание, в основном используя подвал в качестве всего несущего фундамента. Основания из матов часто используются, когда почва рыхлая, слабая и требует равномерного распределения веса.

Фундаменты из матов также используются, когда возможен подвал и столбы или колонны расположены близко друг к другу. Его часто называют фундаментом плота, потому что фундамент фундамента погружен в почву, как корпус плота в воде.

2. Индивидуальные опоры

Один из наиболее распространенных типов неглубокого фундамента — это индивидуальное основание — это может даже быть то, что приходит на ум, когда вы думаете о фундаменте.

Отдельные или изолированные раздвижные опоры обычно представляют собой квадратные, прямоугольные или даже геометрические усеченные бетонные блоки, несущие нагрузку на одну колонну или опору.Ширина отдельных опор зависит от веса, который будет переноситься, и от допустимой нагрузки на грунт.

3. Комбинированные опоры

Комбинированная опора очень похожа на индивидуальную опору, за исключением того, что одно основание разделяет вес двух столбов или колонн, которые расположены достаточно близко друг к другу, чтобы гарантировать общую точку основания.

4. Фундамент стволовой стены

Стена, полоса или непрерывный фундамент — это фундамент, проходящий по всей длине несущей стены.Ленточный фундамент обычно в два или три раза превышает ширину рассматриваемой стены и обычно строится из железобетона.

Эти фундаменты типичны, когда вес здания распределяется на несущие стены, а не на колонны, столбы или балки. Ленточный фундамент обычно используется для строительства каменных стен, но также может быть эффективно использован при строительстве на гравии или плотно утрамбованном песке.

Глубокие фундаменты чаще используются для более крупных сооружений, но могут использоваться для домов, построенных на крутых скалах, над водой, на пляже или в других уникальных местах.Глубокие фундаменты строятся именно там, где звучат — глубоко в земле. Основные примеры, сваи и кессон также имеют несколько подтипов, которые мы также рассмотрим.

1. Свайный фундамент

Самым распространенным среди категории глубоких фундаментов является свайный фундамент. Есть два типа свайных фундаментов: опорные и фрикционные. Оба состоят из скучных больших и прочных колонн глубоко в земле.

Сваи подшипниковые

Иногда почва, на которой мы строим, никогда не выдерживает достаточного веса для масштабов возводимого проекта, даже с уплотнителями грунта и мелким фундаментом.Вместо этого мы должны обойти этот слой мягкой почвы и добраться до нижнего слоя коренной породы, чтобы распределить нагрузку.

Сваи с торцевыми опорами забиваются в землю настолько глубоко, насколько это необходимо, чтобы их конец контактировал со слоем породы в земле. Это позволяет передавать груз через сваи в скалу, обеспечивая безопасное распределение веса.

Сваи фрикционные

Фрикционные сваи используют другой подход к соприкасающемуся слою мягкого грунта.Вместо бурения до слоя горной породы принцип фрикционных свай заключается в обмене силами с грунтом, окружающим колонну, с полным использованием площади поверхности колонны.

Вес, который может выдержать фрикционная свая, прямо пропорционален ее длине. Каждая свая имеет зону воздействия и должна быть равномерно распределена, чтобы обеспечить равномерное распределение и поглощение веса. Сваи могут быть деревянными, бетонными или Н-образными.

Сваи могут быть изготовлены из заводского изготовления и забиты в грунт или залиты на месте (залиты на месте на стройплощадке).

2. Фундамент кессона

Кессонный фундамент чаще всего используется при строительстве моста, пирса или другого сооружения над водой. Но его также можно использовать для поддержки путепроводов на автомагистралях, домов на склоне холма и многого другого. Кессоны могут быть изготовлены заводским способом, спущены на буровую площадку и помещены в котлован. Кессоны также могут быть построены на месте из арматурной сетки, заполненной бетоном.

Для сооружения кессонного фундамента рыхлая земля выкапывается шнеком до тех пор, пока не будет достигнута коренная порода.Во время копания можно установить полый стальной кожух, чтобы песок или почва не оседали в процессе. Затем арматурный стержень с арматурной сеткой центрируется внутри обсадной колонны, и бетон заливается, начиная с нижней части и заполняя обсадную трубу, вытесняя оставшиеся грунтовые воды вверх. После того, как бетон заполнится должным образом, кожух можно снять.

Существует несколько разновидностей кессона, вот основные типы:

• Открытый кессон: ящик без дна, утопленный в землю и стабилизированный с помощью противовесов для балласта и навозной трубы для удаления излишков грунтовых вод.Герметичная камера позволяет работать внутри.
• Пневматические кессоны: Когда работы по техническому обслуживанию необходимо проводить глубоко под землей или под водой, эти кессоны сконструированы так, чтобы рабочие могли спускаться по стволу.
• Кессоны монолитные: Кессоны одностолонные большие из железобетона.
• Кессоны отстойники: Кессоны с возможностью откачки воды снизу. Часто используется буровиками на шельфе для рециркуляции загрязненной воды.
• Ящик-кессон: Пустотелый бетонный ящик с дном и стенками погружается в воду и затем заполняется бетоном. В полом состоянии ящик менее плотен, чем вода, и рискует выплыть из положения, но после заполнения он становится более прочным.

В зависимости от размера, местоположения и геотехнических проблем, с которыми сталкивается ваш проект, решение о строительстве мелкого или глубокого фундамента может быть ясным, но точный тип фундамента может быть более тонким.Принимая во внимание важность фундамента здания для его общей структурной целостности, очень важно принять правильное решение.

Обратитесь к квалифицированным строительным компаниям, инженерам и консультантам, чтобы убедиться, что фундамент прочный и выдержит нагрузку в течение всего срока службы конструкции. Вы также должны убедиться, что линии связи между всеми участниками проекта ясны.

Похожие сообщения

(PDF) Влияние выемки котлована и осадков на оседание окружающих построек

членов.В этой статье в полной мере используется комбинация

теоретических исследований и эмпирических исследований

и проводится эмпирический анализ, основанный на реальной ситуации. По результатам конечноэлементного анализа

можно сделать следующие выводы:

(1) После сравнения и анализа расстояние D между

смежной рамной конструкцией и стенкой котлована

составляет 5 мкм, 10 мкм. , 15 мкм, 20 мкм, 30 мкм соответственно.

Можно обнаружить, что максимальное значение осадки

δvm и разница осадки между соседними

основаниями колонн при различных расстояниях. Максимальное значение δvm

возникает, когда расстояние между каркасом конструкции

и котлованом составляет 10 м, а максимальное значение перепада осадки δvm

, когда

расстояние от котлована составляет 10 м, составляет около

В 2,3 раза больше расстояния от котлована 30 м.

Кроме того, по мере увеличения расстояния между каркасной конструкцией

и котлованом боковое смещение

непрерывной стены подземной

у стороны каркасной конструкции постепенно уменьшается, а

— расстояние от стены котлована. 30 м. e

Максимальное значение бокового смещения уменьшено на 4,7 ком-

по сравнению с 5 м. %.

(2) Сравнительный анализ: глубина выемки H котлована под фундамент

составляет 3 м, 7 м, 10 м соответственно.Можно найти

, что с увеличением глубины выемки

осадки и осадки фундамента каркаса

постепенно увеличиваются, а глубина выемки

составляет 10 м. Максимальная осадка δvm

разницы осадки примерно в 2,8 раза больше, чем глубина кавитации

, равная 3 м. Кроме того, с увеличением глубины выемки

максимальное значение бокового смещения

размещения подземной непрерывной стены постепенно увеличивается на

, а максимальное значение бокового смещения Δδwvm

составляет около 3.7-кратная глубина выемки

3 м при глубине выемки 10 м.

(3) Сравнительный анализ: ситуация с использованием одного осадка

, двух осадков и трех осадков-

итаций в процессе выемки фундамента

котлована можно обнаружить, что с увеличением числа

осадки в процессе раскопок, осадки

и осадки основания

постепенно сокращаются.Максимальный набор —

элемента фундамента и максимальная разница Δδvm осадки

при единичных осадках

примерно в 1,2 раза больше, чем трех осадков

. Кроме того, с увеличением количества осадков

максимальное боковое смещение

подземной непрерывной стены

и боковое смещение вверху стены

имеют тенденцию к уменьшению. E максимальное значение Δδvm

боковое смещение подземной непрерывной стены во время трех осадков уменьшено по сравнению с одним осадком 11.5%.

Доступность данных

Никакие данные не использовались для поддержки этого исследования.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

[1] Б.С. Муруган, М. Эльхосени, К. Шанкар и Дж. Утаякумар,

«Региональная масштабируемая интеллектуальная система для обнаружения аномалий на пешеходных дорожках

», Компьютеры и электротехника,

т. 75, pp. 146–160, 2019.

[2] Л. Линь, А. Ханна, А.Синха и Л. Тирка, «Высотное здание

, подвергшееся чрезмерному оседанию фундамента: исследование случая

», Международный журнал структурной целостности, т. 8,

нет. 2, pp. 210–221, 2017.

[3] Д. Педуто, Г. Никодемо, Дж. Маккабиани и С. Ферлиси, «Анализ повреждений зданий, вызванных поселениями, в масштабе

с использованием обследований ущерба

. и данные DInSAR: тематическое исследование в e

, Нидерланды, Engineering Geology, vol. 218, стр.117–133,

2017.

[4] М. Биллиг, «Эффекты принудительного переселения общины

из сельскохозяйственного поселения в высотное здание»,

GeoJournal, vol. 81, нет. 1, стр. 123–137, 2016.

[5] Л. Сюэ, «Алгоритм прогнозирования амплитуды осадки фундамента здания

Тайчжоу», Журнал дискретной математики

Математические науки и криптография, вып. 21, нет. 2, pp. 233–237,

2018.

[6] J. Nov’a? Ek, Z.Милош, «Вклад заселения высотного

этажного здания с углублением в плане земли в пробивку

сдвига», Явления твердого тела, т. 259, pp. 198–202, 2017.

[7] В. Нан, З. Ю, «Метод наблюдения за населенными пунктами высотного здания super

», Журнал геоматики, вып. 42, нет. 3,

pp. 110–112, 2017.

[8] К. Зана, Д. Шидех, Б. Зак и др., «Ключевые предикторы структуры

оседания на жидком грунте: численное параметрическое исследование

. , ”Почвенная динамика и сейсмическая инженерия, т.113,

с. 286–308, 2018.

[9] Мирсаяпов И., Королева И. Долговременные поселения как

обследование основания высотных зданий на основе аналитической диаграммы деформирования грунта

. ”Разработка процедур, т. 165,

pp. 519–527, 2016.

[10] Т. Цзинь, Х. Чен и Д. Сяо, «Влияние естественной среды

на традиционные модели расселения: тематическое исследование

Традиционные поселения хакка в восточной провинции Гуандун —

ince, «Журнал азиатской архитектуры и строительства»,

vol.16, нет. 1, pp. 9–14, 2017.

[11] Й. Ли, К. Ван, К. Сун и др., «Влияние раскопок фундамента

глубиной метро на окружающее поселение»,

Journal of Liaoning Технический университет, т. 36, нет. 4,

pp. 387–390, 2017.

[12] Дж. Чжан, Р. Се и Х. Чжан, «Анализ механической реакции

заглубленного трубопровода из-за разрушения соседнего котлована.

vation , ”Тоннелирующая и подземная космическая техника,

т.78, pp. 135–145, 2018.

[13] К. Джейсон Уильямс, Ф. Б. Пирсон, К. Э. Спает и др., «In-

объединяет гидрологические данные и экогидрологические взаимосвязи

в описания экологических участков», Rangeland Ecology &

Менеджмент, т. 69, нет. 1, стр. 4–19, 2016.

[14] X. Zhang, Y. Zhang, Z. Liu и J. Liu, «Анализ характеристик передачи тепла и потока

в типичных изогнутых воздуховодах»,

Международный журнал ermal Sciences, вып.150, ID статьи

106226, 2020.

[15] З. Чжан, К. Бай, Ю. Цзян и др. «Мониторинг на месте анализирует

влияний при выемке котлована под фундамент на

8 в области гражданского строительства

Работа котлована с опорой на буронабивные сваи и стальные подпорки: тематическое исследование

Открытый архив в партнерстве с Japanese Geotechnical Общество

открытый архив

Реферат

Подпорные конструкции с буронабивными сваями и временными наклонными стальными подкосами подходят для усиления подземных сооружений, расположенных в городских районах с высокой плотностью застройки, поскольку они удобны для использования при земляных выработках и их использования к значительной экономии времени и средств.Однако данных о котлованах, поддерживаемых буронабивными сваями и наклонными стальными подкосами, немного. В данной статье представлен тематический анализ для изучения поведения крупномасштабного котлована, поддерживаемого буронабивными сваями и наклонными стальными подпорками, в котором сообщается о движении котлована и смещении подпорной конструкции. Результаты измерений по длине котлована оказались меньше, чем по ширине (с разницей примерно 13.5–30,0%), включая вертикальное и боковое смещение котлована, а также боковое смещение буронабивных свай. Боковое смещение в верхней части буронабивных свай, δ _h , составило 0,2–0,5% глубины выемки, H _e . Боковое смещение буронабивных свай уменьшалось с уменьшением расстояния от угла (с разницей примерно в 50%), что продемонстрировало влияние угла на движение буронабивных свай.Основываясь на результатах измерений этого полевого случая, было обнаружено, что максимальная осадка и боковое смещение были расположены в поперечном сечении через центр западной стороны котлована. Для того, чтобы спрогнозировать распределение осадки на поверхности и базисной вертикальной качки на этом участке, был проведен анализ методом конечных элементов плоской деформации, чтобы оценить место, где произошло максимальное оседание на поверхности котлована. Разница между численными результатами и измерениями оказалась в пределах 2.6–33,0%, что подтверждает численную модель с некоторой приемлемой точностью. Численные результаты показывают, что максимальная осадка поверхности произошла на расстоянии 0,6 H _e от верха фундамента, тогда как осадка в нижней части фундамента была почти равномерной на завершающей стадии строительства (например, 25 мм).

Ключевые слова

Котлован

Буронабивные сваи

Наклонные стальные распорки

Численное моделирование

Угловой эффект

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2018 Производство и размещение Elsevier B.В. от имени Японского геотехнического общества.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Исследование давления грунта котлована под фундамент рядом с композитным фундаментом с жестко-гибкими и длинно-короткими сваями

Abstract

Модельные испытания были выполнены для исследования бокового давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, прилегающую как к естественному грунту (NG), так и к композитному фундаменту (CFRLP), которые поддерживались жестко-гибкими и длинно-короткими сваями.Были рассмотрены две процедуры испытаний, а именно приложение нагрузки к фундаменту и вращение удерживающей конструкции вдоль носка. Результаты показывают, что дополнительное боковое давление грунта, действующее на удерживающую конструкцию, прилегающую к CFRLP, меньше, чем у NG в глубине области армирования, усиленной гибкими сваями. По сравнению с NG, CFRLP дает меньшую нормированную высоту приложения бокового давления грунта, предполагая, что CFRLP блокирует горизонтальную диффузию нагрузки и обладает сильной способностью передавать дополнительную нагрузку на глубокий грунт.При вращении удерживающей конструкции боковое давление грунта, действующее на верхнюю часть удерживающей конструкции, испытывало ограниченное снижение, когда смещение в верхней части удерживающей конструкции превышало 8 мм, тогда как давление, действующее на нижнюю часть удерживающей конструкции продолжал уменьшаться с увеличением смещения. Кроме того, трехмерная модель конечных элементов (МКЭ) использовалась для исследования влияния параметра сваи и угла трения стена-грунт на дополнительное поперечное давление грунта.

Образец цитирования: Guo Y, Gu S, Jin J, Li M (2021) Исследование давления грунта в котловане, примыкающем к композитному фундаменту с жестко-гибкими и длинно-короткими сваями. PLoS ONE 16 (5): e0251985. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0251985

Редактор: Анвар Хитаб, Мирпурский университет науки и технологий, ПАКИСТАН

Поступило: 12 марта 2021 г .; Принята к печати: 7 мая 2021 г .; Опубликован: 20 мая 2021 г.

Авторские права: © 2021 Guo et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Автор (ы) не получил специального финансирования для этой работы.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

1. Введение

Из-за урбанизации и нехватки места новые ямы неизбежно будут вырыты рядом с существующими высотными зданиями, построенными на композитном фундаменте с жестко-гибкими и длинно-короткими сваями (CFRLP). Наличие жестко-гибких и длинно-коротких свай будет влиять на поперечное давление грунта, действующее на подпорную конструкцию ям. Очень важно понимать боковое давление грунта из-за такой выемки грунта, чтобы оценить работоспособность и риск разрушения подпорной конструкции.

Типичные композитные фундаменты включают подушки и длинные-короткие сваи. Короткие сваи применяются для улучшения несущей способности неглубокого грунта, а длинные сваи помещаются в глубокий грунт для предотвращения оседания [1–7]. Подушка между плотом и сваями регулирует коэффициент распределения нагрузки между сваями и мобилизует несущую способность почвы. Некоторые исследования были выполнены для изучения характеристик композитных фундаментов. Chen et al. [8] наблюдали за осадкой 14-этажного дома и получили механизм взаимодействия сваи с грунтом в композитном фундаменте.Авторы полагали, что гибкие сваи могут ускорить уплотнение мягкого грунта, и благодаря наличию подушки несущая способность грунта будет полностью мобилизована. Zheng et al. [9] численно исследовали реакцию композитного фундамента на различные дополнительные нагрузки. Авторы утверждали, что длина сваи в композитном фундаменте существенно влияет на осадку фундамента и что чем больше длина сваи, тем меньше осадка.Sharma et al. [10] численно исследованы основные факторы, влияющие на осадку композитных фундаментов. Авторы обнаружили, что осадка плота уменьшается с увеличением толщины подушки. В настоящее время композитные фундаменты получили широкое распространение в Китае.

Знание величины и распределения бокового давления грунта, действующего на подпорные конструкции, имеет решающее значение при проектировании котлованов под фундамент. Многие ученые исследовали боковое давление грунта при смещении удерживающей конструкции.Банг [11] описал простой аналитический метод для прогнозирования активного бокового давления грунта при различных величинах смещения стен. Fang et al. [12] экспериментально исследовали активное давление грунта при вращении стены вокруг верха подпорной конструкции. Результаты показали, что распределение напряжений вдоль стены является нелинейным, и из-за эффекта выгибания напряжение в верхней части стены будет превышать уровень напряжения в состоянии покоя. Paik et al. [13] предложили метод расчета активного давления грунта при смещении подпорной стенки.В этом методе учитывалось основное отклонение напряжения, вызванное эффектом изгиба. Основываясь на теории Пайка, Goel et al. [14] исследовали распределение активного давления грунта и форму критической поверхности разрушения. Авторы обнаружили, что плоская поверхность разрушения с параболической формой арки эффективно предсказывает экспериментальные результаты. Чанг [15] представил простой метод расчета, учитывающий характер деформации и связанную с этим мобилизацию сопротивления сдвигу в грунте.Этот метод был успешно использован для прогнозирования бокового давления для стен, вращающихся вокруг своего основания. Рао [16] предложил новый упрощенный метод расчета активного давления грунта, действующего на подпорную стенку в режиме трансляции. В этом методе учитывались эффекты выгибания грунта и трения вдоль границы раздела стенка-грунт. Khosravi et al. [17] провели серию испытаний физической модели для исследования активного давления грунта на жесткую подпорную стену, подвергающуюся горизонтальному перемещению.Авторы обнаружили, что как только движение стены достигнет так называемого активного движения стены, давление грунта достигнет почти постоянного значения и не изменится при дальнейшем движении стены. Ли и др. [18] предложили новый метод расчета активного давления грунта, действующего на жесткую подпорную стенку, горизонтально перемещающуюся от массы грунта. Этот метод считал, что эффект прогиба грунта индуцировал траекторию незначительного главного напряжения. Среди этих исследований [11–18] были проведены как аналитические методы, так и модельные испытания для изучения активного давления грунта, действующего на подпорную стенку со смещением.Однако грунт обычно считается естественным грунтом (НГ) без какого-либо усиления. Существует очень ограниченное количество исследований, в которых рассматривается давление грунта на подпорные стены, прилегающие к композитным фундаментам.

Взаимодействие между существующими зданиями и котлованами также исследовалось во многих исследованиях. Finno et al. [19] описали работу свай, прилегающих к выемке. Авторы утверждали, что наблюдаемые движения коррелировали с процессом раскопок.Liang et al. [20] разработали метод, основанный на решении Миндлина, для анализа эффекта экранирования между сваями. Параметрическое исследование показало, что экранирующий эффект определяется осевой нагрузкой, приложенной к сваям. Poulos et al. [21] изучали реакцию сваи на боковые перемещения грунта, вызванные выемкой грунта, с использованием метода конечных элементов и метода граничных элементов. Авторы обнаружили, что состояние головы сваи имеет большое влияние на движение изгиба сваи. Тонг и др. [22] провели серию модельных испытаний для изучения бокового давления грунта на ПГ и композитные фундаменты.Автор обнаружил, что поперечное давление грунта композитных фундаментов меньше, чем у NG, а диапазон распределения бокового давления грунта композитных фундаментов больше, чем у NG. Korff et al. [23] предложили аналитическую модель для описания деформации сваи, вызванной глубокой выемкой грунта. Автор обнаружил, что боковой отклик сваи в основном зависит от относительной жесткости сваи на грунте. Онг [24, 25] провел серию модельных испытаний центрифуги, чтобы исследовать поведение отдельной сваи, подверженной движениям грунта, вызванным выемкой грунта.Авторы обнаружили, что после завершения выемки грунта стена и грунт продолжают двигаться, и такое движение вызывает дополнительный изгибающий момент и прогиб соседней сваи. Nishanthan et al. [26] исследовали экранирующий эффект внутри свай, прилегающих к глубоким выработкам. Авторы обнаружили, что наличие передних свай имеет тенденцию к значительному сокращению перемещений, вызванных земляными работами. Shakeel et al. [27] провели трехмерный анализ, чтобы получить представление о реакции групп свай, прилегающих к глубокой выработке.Авторы обнаружили, что мобилизация сопротивления вала по глубине сваи сильно зависит от относительного положения носка сваи по отношению к уровню выемки. Вышеупомянутые исследования дают дополнительное представление о взаимодействии раскопок и прилегающих зданий [19–27]. Однако давление грунта, действующее на подпорную конструкцию, примыкающую к УЛТП, в работе авторов не учитывалось.

В этом исследовании были выполнены два набора модельных испытаний для изучения распределения и эволюции давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, прилегающую как к NG, так и к CFRLP (см. Рис. 1).Каждая серия испытаний проводилась при двух рабочих условиях: приложение дополнительных нагрузок к фундаменту и вращение жесткой подпорной конструкции. Было отслежено и обсуждено развитие давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, примыкающую к CFRLP. Кроме того, трехмерная модель конечных элементов (МКЭ) использовалась для анализа бокового давления грунта, и было исследовано влияние параметров гибкой сваи.

2. Схема эксперимента

2.1 Испытательная установка

Модель коробки с внутренним отсеком 1,6 м (длина) × 1,6 м (ширина) × 2,7 м (высота) использовалась в испытании. Ящик имел 10 съемных стальных пластин спереди для облегчения добавления и удаления почвы. Задняя часть ящика представляла собой подвижную подпорную конструкцию высотой 2 м. Снаружи подпорная конструкция представляла собой стальной каркас с винтами. Концы винтов были соединены с подвижной удерживающей конструкцией. Смещения удерживающей конструкции на разную высоту производились вращением винтов на стальном каркасе.Принципиальная схема удерживающей конструкции и управления ее перемещением показана на рис. 2. Дополнительная нагрузка создавалась комбинацией домкрата и противодействующей рамы, как показано на рис. 3.

2.2 Свойства почвы

Засыпка, использованная в этом испытании, представляла собой высушенный воздухом песок, и свойства этого песка перечислены в таблице 1. Кривая гранулометрического состава засыпки показана на рис. 4. Угол внутреннего трения грунта рассчитывается с помощью испытание на прямой сдвиг (см. рис. 5).Ссылаясь на исследование Чжоу [28], модуль упругости песка был определен как 20,3 МПа при трехосном испытании (см. Рис. 6).

2.3 Материал модельного ворса

Для моделирования жесткой сваи использовались алюминиевые трубы диаметром 100 мм и толщиной 2 мм. Длина и модуль упругости жесткой сваи составляли 2,1 м и 13,68 ГПа соответственно. На внешней стороне алюминиевой трубы была накатка для увеличения шероховатости поверхности и увеличения трения между модельной сваей и песком.Испытание на прямой сдвиг (см. Рис. 7) показывает, что угол трения свая о грунт длинной сваи изменился с 10,6 ° до 27,3 ° после накатки. Для имитации гибкого ворса использовался полиуретановый каучук диаметром 120 мм и длиной 1 м. Модуль упругости сваи составил 60,35 МПа. К поверхности сваи приклеивался песок, чтобы увеличить трение между сваей и песком. Испытание на прямой сдвиг (см. Рис. 8) показывает, что угол трения сваи о грунт изменился с 11,9 ° до 33,5 ° после того, как песок был приклеен к свае.Фотографии жестких и гибких свай показаны на рис. 9.

Согласно ранее опубликованным исследованиям [29, 30], свая с отношением относительной жесткости свая к грунту менее 1 является гибкой, а свая с относительной жесткостью сваи к грунту более 1 — жесткой. Отношение относительной жесткости сваи к грунту рассчитывается следующим образом:

( K — отношение относительной жесткости сваи к грунту; D — диаметр сваи; L — длина сваи; E — модуль упругости сваи; E _s — модуль упругости грунта; υ _с — коэффициент Пуассона).

После расчета отношения относительной жесткости сваи к грунту для короткой и длинной сваи в этом модельном испытании составляют 0,33 и 4,18, соответственно. Таким образом, короткие и длинные сваи, использованные в этом модельном испытании, представляют собой гибкие и жесткие сваи соответственно.

2.4 Схема расположения датчиков и свай

В модельных испытаниях размер загрузочной пластины в плоскости составлял 0,8 м (длина) × 0,8 м (ширина). Расстояние между краем загрузочной пластины и подвижной удерживающей конструкцией равно 0.2 м, а размер подушки составлял 0,8 м (длина) × 0,8 м (ширина) × 0,06 м (толщина). Под подушкой располагались две жесткие сваи и две гибкие сваи. Диаметр ячеек давления земли составлял 350 мм и 1000 мм соответственно. Каждая свая была оборудована двумя датчиками давления грунта (диаметром 1000 мм) для контроля давления грунта на обоих концах сваи. Пять ячеек давления грунта (диаметром 350 мм) были помещены в засыпку для контроля вертикального давления между сваями.Девять ячеек давления грунта (диаметром 350 мм) были встроены в среднюю линию подвижной удерживающей конструкции для контроля бокового давления грунта. Расстояние между ячейками давления грунта на подпорной конструкции составляло 200 мм. Детали расположения свай и контрольно-измерительные приборы показаны на рис. 10.

Чтобы уменьшить погрешность измерения, вызванную датчиками давления земли, необходимо откалибровать ячейки, чтобы они работали должным образом в различных условиях тестирования.По сравнению с калибровкой с использованием жидкости, калибровка ячеек давления грунта с помощью песка может уменьшить ошибку измерения, вызванную эффектом выпуклости грунта и неравномерным контактным напряжением. В этой статье песок использовался для калибровки ячеек давления земли. Ячейки давления земли можно разделить на две основные категории [31] в зависимости от области применения: встраиваемые и контактные. Ячейки для заделки устанавливаются в грунт для измерения давления грунта между сваями. Контактные ячейки используются для измерения бокового давления грунта, действующего на подпорную конструкцию.Два типа ячеек давления грунта калибруются отдельно в калибровочном испытании данного исследования. Фотография калибровочных устройств представлена ​​на рис. 11.

2.5 Методика испытаний

Перед установкой свай засыпка была залита до уровня низа длинной сваи, затем сваю установили в модельном ящике и использовали планки и планки для обеспечения контурного положения и вертикальности сваи (см. Рис 12). Метод заполнения сильно влияет на несущие свойства фундамента.Из-за того, что плотность засыпки, заполненной методом воздушно-струйной обработки, слишком мала для соответствия требованиям испытаний, в этом эксперименте необходимо убедиться, что плотность засыпки составляет 1611 кг / м ³ . Следовательно, засыпка Сначала взвешивается 891,6 кг, и для заполнения ящика используется метод воздушно-струйной обработки, чтобы обеспечить равномерное распределение почвы. Затем почву уплотняют молотком массой 10 кг до тех пор, пока высота засыпки этого слоя не достигнет 30 см. Таким способом засыпка засыпается послойно до высоты верха свай.На Рис. 13 показана фотография расположения загрузочной плиты и подъемного домкрата.

В условиях нагружения на фундамент была приложена дополнительная нагрузка. Когда s / b = 0,01 (где s — это оседание загрузочной пластины, а b — ширина загрузочной пластины), дополнительная нагрузка, действующая на NG, определяется как конечная нагрузка NG. На рис. 14 показано, что в композитном фундаменте дополнительная нагрузка, действующая на нагрузочную плиту, разделена на две части, одна из которых является дополнительной нагрузкой, действующей на сваю, а другая — дополнительной нагрузкой, действующей на грунт.Чтобы изучить влияние дополнительной нагрузки, передаваемой сваей, на поперечное давление грунта соседней подпорной конструкции, мы сохранили дополнительную нагрузку, действующую на грунт в CFRLP, равной нагрузке в NG. Следовательно, когда дополнительная нагрузка, действующая на грунт между сваями из CFRLP, была равна конечной нагрузке NG, дополнительная нагрузка, действующая на нагрузочную плиту из CFRLP, была конечной нагрузкой для CFRLP.

В режиме вращения поддерживалась дополнительная нагрузка, а жесткая удерживающая конструкция вращалась в 10 ступеней.Смещение верхней части удерживающей конструкции на каждой ступени составляет 1 мм, а внизу удерживающей конструкции смещения нет. Четыре датчика перемещения симметрично расположены вверху и внизу подвижной удерживающей конструкции для измерения смещения удерживающей конструкции в реальном времени. Фотография датчика смещения показана на рис. 15. Испытание было прекращено, когда смещение в верхней части удерживающей конструкции достигло 10 мм.

Рис 15.Датчик перемещения для измерения перемещения подвижной жесткой удерживающей конструкции.

(a) Датчик смещения для измерения верхнего смещения удерживающей конструкции. (b) Датчик смещения для измерения смещения нижней части удерживающей конструкции.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0251985.g015

Были проведены две группы тестов. Целью испытания 1 было определение давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию, примыкающую к ПГ, а целью испытания 2 было определение давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, примыкающую к ППТ.

В ходе модельного испытания были собраны данные о боковом давлении грунта, действующем на подпорную конструкцию, давлении грунта между сваями и осадке фундамента.

3. Результаты и обсуждение

В этом разделе представлены и обсуждаются распределение напряжений, дополнительное давление грунта и расположение общей осевой нагрузки на подпорную конструкцию из-за дополнительной нагрузки на фундаменты и вращения подпорной конструкции как в NG, так и в углепластике. .

3.1 Применение надбавки к фондам

3.1.1 Кривые нагрузки-урегулирования.

Кривые расчетной нагрузки для NG и CFRLP показаны на рис. 16. Характерное значение несущей способности [32] для NG составляло 89 кПа.

Для изучения влияния дополнительной нагрузки, передаваемой сваей, на поперечное давление грунта соседней подпорной конструкции, мы сохранили дополнительную нагрузку, действующую на грунт в УПТК, равной нагрузке, действующей на грунт НГ.Влияние сваи на боковое давление грунта соседней подпорной конструкции было проанализировано путем сравнения результатов CFRLP и NG. Таблица 2 показывает дополнительную нагрузку, действующую на нагрузочную плиту NG и CFRLP. Когда дополнительные нагрузки, действующие на загрузочные плиты в NG и CFRLP, составляли 89 кПа и 135 кПа, соответственно, дополнительная нагрузка, действующая на грунт обоих фундаментов, составляла 89 кПа.

3.1.2 Отношение напряжений сваи к грунту.

Соотношение напряжений сваи и грунта было рассчитано как n = S _p / S _s (где S _p — осевое напряжение сваи, а S _s — вертикальное напряжение почвы).Коэффициент распределения нагрузки сваи был рассчитан как λ _p = L _p / L (где L _p — дополнительная нагрузка, действующая на сваю. , а L — дополнительная нагрузка, действующая на загрузочную пластину). Коэффициент распределения нагрузки почвы был рассчитан как λ _s = L _s / L (где L _s — дополнительная нагрузка, действующая на почву. между сваями, а L — дополнительная нагрузка, действующая на загрузочную плиту).Как показано на рис. 17, соотношение напряжений жесткой сваи к грунту значительно изменилось в процессе загрузки. Отношение напряжений сваи к грунту жесткой сваи увеличилось с 5 до 17 и стабилизировалось на уровне примерно 17. Коэффициент распределения нагрузки жесткой сваи увеличился с 0,1 до 0,28 и стабилизировался на уровне примерно 0,28. Изменение отношения напряжений сваи к грунту и коэффициента распределения нагрузки гибкой сваи было относительно небольшим; первая колебалась на уровне примерно 3, а вторая — примерно на 0.8.

Рис. 17. Соотношение напряжений сваи и грунта и коэффициент распределения нагрузки углепластика из-за применения надбавки.

(a) Соотношение напряжений сваи и грунта для различных дополнительных нагрузок. (b) Коэффициент распределения нагрузки для различных дополнительных нагрузок.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0251985.g017

3.1.3 Дополнительное давление грунта.

Рис. 18 иллюстрирует дополнительное боковое давление грунта, действующее на удерживающую конструкцию в грунте, прилегающем к CFRLP, для различных дополнительных нагрузок.При надбавке в 15 кПа дополнительное давление грунта имело максимальное значение на глубине 0,2 м, уменьшалось с увеличением глубины и становилось незначительным, когда глубина превышала 0,8 м (примерно ширина фундамента). Это связано с тем, что, когда нагрузка была небольшой, коэффициент распределения нагрузки жестких свай составлял менее 10%, как показано на рис. 17, и большая часть нагрузки приходилась на грунт и передавалась непосредственно на удерживающую конструкцию. По мере увеличения дополнительной нагрузки величина дополнительного бокового давления грунта увеличивалась в пределах 0.4 м-1 м. Это связано с тем, что с увеличением надбавки отношение напряжений сваи к грунту увеличивалось, что означает, что большее напряжение переносилось сваями и передавалось в более глубокие зоны.

На рис. 19 показано дополнительное боковое давление грунта, действующее на подпорную конструкцию, когда напряжение, действующее на грунт, составляло 89 кПа как в NG, так и в CFRLP. Теоретический метод [33–35], полученный из решения Буссинеска, был использован для расчета дополнительного бокового давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию, прилегающую к НГ, как показано на рис. 19.

Как показано на рис. 19, тенденция теоретических результатов для NG сравнима с тенденцией экспериментальных результатов. Величина дополнительного бокового давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, резко увеличивалась с увеличением глубины от 0,2 м до 1 м под землей, а затем резко уменьшалась по глубине. Ниже глубины 1 м дополнительное боковое давление грунта, действующее на подпорную конструкцию, было сравнительно небольшим.

Кроме того, в отличие от NG, где внешняя нагрузка в первую очередь влияла на дополнительное поперечное давление грунта на мелководье, в CFRLP величина бокового давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, была почти такой же, как и в NG между 0 .2 м и 0,6 м под землей, но намного больше, чем 0,8 м. Это может быть связано с тем, что жесткость гибкой сваи была аналогична жесткости грунта, а гибкая свая и грунт действовали как зона усиления, что привело к тому, что гибкая свая улучшила несущую способность усиленной зоны и обеспечила чтобы усиленная зона могла переносить дополнительную нагрузку на глубокий грунт. Поскольку зона, усиленная гибкими сваями, передавала дополнительную нагрузку на более глубокий грунт, боковое давление грунта, действующее на удерживающую конструкцию, примыкающую к CFRLP, было больше, чем давление, прилегающее к NG между 0.6 м и 1,2 м под землей.

Высота приложения бокового давления грунта является важным показателем для оценки устойчивости подпорной конструкции при выполнении земляных работ. На рис. 20 показано, что нормализованная высота приложения бокового давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию без нагрузки, составляет 0,35 H над нижней частью удерживающей конструкции (H — высота удерживающей конструкции). Нормализованная высота приложения бокового давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию, прилегающую к NG, постоянно увеличивается с увеличением дополнительной нагрузки.Напротив, нормализованная высота в CFRLP увеличивается медленнее, чем у NG, и стабилизируется на уровне примерно 0,44 H.

Такое явление также может быть связано с неспособностью NG передавать дополнительную нагрузку на глубокий грунт, в результате чего высота приложения бокового давления грунта увеличивается с увеличением дополнительной нагрузки. Напротив, как только дополнительная нагрузка достигает 55% от окончательной дополнительной нагрузки, коэффициент распределения нагрузки усиленной площади и жесткой сваи CFRLP остается неизменным с увеличением дополнительной нагрузки; Таким образом, как доля нагрузки, передаваемой от CFRLP на верхнюю часть удерживающей конструкции, так и доля, передаваемая на нижнюю часть, остаются неизменными.Таким образом, высота приложения бокового давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию, прилегающую к CFRLP, стабилизируется.

3.2 Поворот удерживающей конструкции

3.2.1 Отношение напряжений сваи к грунту.

При вращении удерживающей конструкции вдоль носка, как показано на рис. 21, отношение напряжений сваи к грунту и коэффициент распределения нагрузки сваи увеличивался с увеличением поворота удерживающей конструкции, и изменения были более значительными для жесткая свая, чем гибкая.Боковое ограничение грунта между сваями уменьшалось с увеличением поворота подпорной конструкции, уменьшая вертикальную несущую способность грунта между сваями. Кроме того, осадка грунта между сваями увеличивалась при уменьшении вертикальной несущей способности грунта между сваями. Из-за увеличения осадки уменьшилась дополнительная нагрузка, которую несет грунт между сваями, что привело к увеличению отношения напряжений сваи к грунту и коэффициента распределения нагрузки свай в различной степени.

Рис. 21. Соотношение напряжений сваи и грунта и коэффициент распределения нагрузки углепластика из-за вращения удерживающей конструкции.

(a) Соотношение напряжений сваи и грунта для различных перемещений верхней части подпорной конструкции. (b) Коэффициент распределения нагрузки для различных перемещений верхней части удерживающей конструкции.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0251985.g021

3.2.2 Дополнительное боковое давление грунта.

Дополнительное боковое давление грунта рядом с CFRLP для различных смещений верхней части удерживающей конструкции показано на Рис. 22.Дополнительное боковое давление грунта, действующее на подпорную конструкцию выше глубины 1,6 м, уменьшалось с увеличением поворота подпорной конструкции. Это связано с тем, что коэффициент распределения нагрузки грунта уменьшался с увеличением вращения удерживающей конструкции, как показано на рис. 21, в результате чего величина бокового давления грунта, передаваемого от грунта к удерживающей конструкции, уменьшается. Кроме того, во время вращения горизонтальное смещение верхней части подпорной конструкции было относительно большим, и внутреннее сопротивление почвы сдвигу между углепластиком и подпорной конструкцией было мобилизовано, что привело к снижению способности грунта к диффузии напряжений. .В результате действия двух факторов величина дополнительного бокового давления грунта удерживающей конструкции на глубине более 1,6 м уменьшалась с увеличением поворота удерживающей конструкции.

Для глубин менее 1,6 м дополнительное боковое давление грунта, действующее на подпорную конструкцию, увеличивалось с увеличением поворота удерживающей конструкции. Это связано с тем, что дополнительная нагрузка, передаваемая от свай на глубокий грунт, увеличивается с увеличением вращения удерживающей конструкции (см. Рис. 21), увеличивая напряжение в глубоком грунте.Кроме того, смещение нижней части удерживающей конструкции практически не менялось при повороте удерживающей конструкции. Следовательно, величина дополнительного бокового давления грунта, действующего на нижнюю часть удерживающей конструкции, увеличивалась с увеличением поворота удерживающей конструкции.

Боковое давление грунта на разных глубинах для разных перемещений удерживающей конструкции показано на рис. 23. Скорость изменения бокового давления грунта была почти нулевой для глубины более 1.2 м, когда смещение верха подпорной конструкции достигло 8 мм (0,04% H).

Вышеупомянутое явление может возникнуть из-за того, что грунт за вращающейся конструкцией достиг активного предельного состояния. В предельном состоянии в почве за вращающейся конструкцией возникает скользящий клин (см. Рис. 24). Почва скользит горизонтально по наклонной плоскости, отделяющей клин от оставшейся массы почвы, и внутреннее сопротивление сдвигу скользящего клина полностью мобилизуется.Это приводит к тому, что дополнительная нагрузка не передается на подпорную конструкцию. Напротив, смещение нижней части удерживающей конструкции меньше, чем смещение верхней части, что позволяет предположить, что глубокий грунт может не достичь активного предельного состояния. Следовательно, величина бокового давления грунта, действующего на нижнюю часть удерживающей конструкции, продолжает изменяться при вращении удерживающей конструкции.

Как показано на Рис. 25, уменьшение дополнительного бокового давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию, было больше для области, прилегающей к CFRLP, чем для области, прилегающей к NG, между 0 м и 0.6 м под землей. Такая тенденция может быть объяснена тем, что коэффициент распределения нагрузки грунта уменьшается с увеличением вращения удерживающей конструкции (см. Рис. 21), что приводит к уменьшению дополнительного напряжения, передаваемого от грунта к удерживающей конструкции. Кроме того, экранирующий эффект гибкой сваи ослаблял способность почвы передавать дополнительную нагрузку на подпорную конструкцию. Кроме того, поскольку способность NG передавать дополнительную нагрузку на глубокую почву была слабой, большая часть нагрузки была сосредоточена на мелководной области почвы, что привело к тому, что дополнительное напряжение в мелкой области NG было намного больше. чем у CFRLP в тесте вращения.

Рис. 26 показывает, что высота приложения бокового давления грунта NG и CFRLP уменьшалась с увеличением поворота удерживающей конструкции. Это может быть связано с тем, что верхний слой грунта вошел в активное состояние раньше, чем нижний слой грунта, поскольку вращение удерживающей конструкции увеличилось, что привело к большему снижению бокового давления грунта в верхней части. Поскольку дополнительная нагрузка на глубокий грунт увеличивалась с увеличением вращения удерживающей конструкции, поперечное давление грунта, действующее на нижнюю часть удерживающей конструкции, увеличивалось с вращением удерживающей конструкции.

4. Анализ методом конечных элементов.

В предыдущем разделе распределение и механизм эволюции бокового давления грунта, действующего на удерживающую конструкцию, примыкающую к CFRLP, были подробно описаны с помощью модельного испытания. В этом разделе трехмерный МКЭ использовался для анализа бокового давления грунта, и было исследовано влияние параметров гибкой сваи.

4.1 Модель FEM

Размер каждого компонента в FEM-анализе равен размеру модельного теста.Длина длинной сваи — 2,1 м, диаметр — 100 мм. Длина гибкой сваи 1 м, диаметр 120 мм. Размер засыпки 1,6 м (длина) × 1,6 м (ширина) × 4 м (высота). Размер подушки 800 мм (длина) × 800 мм (ширина) × 60 мм (высота). Расположение числовой модели показано на рис. 27.

Засыпка и подушка при расчете методом конечных элементов моделировались как упругопластические материалы в соответствии с критерием Мора-Кулона, в то время как сваи и подпорная конструкция предполагались из линейно упругих материалов.Свойства материалов различных компонентов показаны в Таблице 3.

В условиях нагружения нижняя граница модели FEM была зафиксирована в трех направлениях, а боковая окружающая граница рассматривалась как вертикально скользящая, но ограниченная по горизонтали. При условии вращения были сняты граничные ограничения у стороны жесткой подвижной подпорной конструкции. Смещение нижней части жесткой подвижной удерживающей конструкции оставалось неизменным, а вращение удерживающей конструкции затем контролировалось путем изменения смещения верхней части жесткой подвижной удерживающей конструкции.Для модели FEM использовалась 8-узловая линейная кирпичная сетка с уменьшенной интеграцией и контролем в виде песочных часов, а рядом с границей сваи и грунта использовалась относительно мелкая сетка. Кулоновское трение использовалось для моделирования границы раздела между грунтом и сваей. Коэффициент трения на границе сваи и грунта был получен путем испытания на прямой сдвиг. Коэффициенты трения на границе раздела μ ₁ = 0,66 и μ ₂ = 0,51 были выбраны для гибкой и жесткой свай соответственно.

4.2 Сравнение

На рис. 28 показано сравнение коэффициентов распределения нагрузки для различных дополнительных нагрузок. В МКЭ коэффициент распределения нагрузки длинной сваи увеличивался с увеличением дополнительной нагрузки, действующей на нагрузочную плиту, коэффициент распределения нагрузки грунта между сваями уменьшался с увеличением дополнительной нагрузки, а коэффициент распределения нагрузки короткого ворса незначительно увеличилась с увеличением надбавки. Кроме того, на рис. 29 показано, что коэффициенты распределения нагрузки длинной и короткой свай увеличивались с увеличением поворота удерживающей конструкции, в то время как коэффициент распределения нагрузки грунта между сваями уменьшался с увеличением поворота удерживающей конструкции.После сравнения результатов анализа МКЭ с результатами испытаний модели мы полагаем, что результаты МКЭ аналогичны результатам испытаний модели и что тенденция изменения кривой также такая же.

Рис. 30 показывает, что результаты анализа МКЭ согласуются с результатами модельного испытания на глубинах 0,2–0,6 м. Поскольку в модельных условиях испытаний трудно достичь идеальных условий анализа методом конечных элементов, все еще есть некоторые различия между двумя результатами на глубине 0.8–1,8 м. Как видно из Рис. 31, боковое давление грунта при анализе методом конечных элементов и модельных испытаниях увеличивается с увеличением глубины и достигает максимального значения на 1,2 м. Тенденция анализа МКЭ сопоставима с тенденцией модельного теста.

Из приведенного выше сравнения можно сделать вывод, что боковое давление грунта, полученное в результате модельного испытания, является разумным и надежным.

4.3 Параметрическое исследование

Ученые изучили влияние модуля упругости и длины свай на свойства композитных фундаментов [1, 9, 10], в то время как исследования не фокусировались на боковом давлении грунта, действующем на подпорную конструкцию, прилегающую к углепластикам.Для изучения влияния модуля упругости и длины гибкой сваи на поперечное давление грунта, действующее на подпорную конструкцию, модуль упругости гибкой сваи варьируется от 400 до 1200 МПа, длина гибкой сваи — от 1 до 1,4 м. , а остальные параметры такие же, как указано выше. Следует отметить, что дополнительная нагрузка, действующая на грунт в каждой модели, составила 89 кПа при параметрическом исследовании модуля упругости и длины сваи.

На рис. 32 показано сравнение бокового давления грунта с изменяющимся модулем упругости гибкой сваи.Понятно, что на глубине 0–1 м дополнительные боковые давления грунта равны друг другу в разных моделях МКЭ с различным модулем упругости гибкой сваи. Эта взаимосвязь существует потому, что в параметрическом исследовании дополнительные нагрузки, действующие на грунт в различных моделях МКЭ, равны друг другу, а дополнительные нагрузки, переносимые грунтом и распространяемые на соседнюю подпорную конструкцию, также равны друг другу. Кроме того, ниже глубины 1 м боковое давление грунта достигает максимума при 1.2 м, а боковое давление грунта увеличивается с увеличением модуля упругости. Это связано с тем, что с увеличением модуля упругости гибкой сваи она передает большую дополнительную нагрузку на грунт, что приводит к увеличению бокового давления грунта, действующего на подпорную конструкцию. На Рис. 33 показано сравнение бокового давления грунта для гибких свай различной длины. На глубине менее 1 м гибкие сваи разной длины достигают максимального бокового давления грунта на разной глубине.Чем длиннее свая, тем глубже она погружается, когда давление грунта достигает максимального значения. Такая тенденция может быть связана с тем, что с увеличением длины гибкой сваи положение нагрузки, передаваемой от сваи, становится более глубоким, что приводит к тому, что положение максимального значения бокового давления грунта становится более глубоким.

Кроме того, угол трения стены и грунта является одним из наиболее важных факторов, влияющих на давление грунта, действующее на подпорную конструкцию.На Рис. 34 показано распределение бокового давления грунта для различных углов трения стена-грунт. На рис. 34 показано, что поперечное давление грунта уменьшалось с увеличением угла трения между стенкой и грунтом, а изменение бокового давления грунта уменьшалось с увеличением угла трения, поскольку ось главных напряжений грунта отклоняется с увеличением угла трения, а свод грунта эффект возникает на границе раздела между стеной и почвой. Таким образом, поперечное давление грунта уменьшается с увеличением угла трения стена-грунт.

Из параметрического исследования можно сделать вывод, что длина сваи может повлиять на местоположение дополнительного давления грунта, вызванного сваей, и что модуль упругости сваи может повлиять на величину дополнительного давления грунта, вызванного сваей. Кроме того, поперечное давление грунта уменьшается с увеличением угла трения стена-грунт.

5. Выводы

Была проведена серия модельных испытаний для исследования дополнительного бокового давления грунта, действующего на подпорную конструкцию, прилегающую к углепластикам и NG.Были рассмотрены две процедуры испытаний, включая приложение нагрузки к фундаменту и вращение удерживающей конструкции вдоль носка. Кроме того, в этой статье было проведено параметрическое исследование. На основании ограниченного количества тестов и анализа методом конечных элементов были сделаны следующие выводы:

1. Дополнительное боковое давление грунта, действующее на удерживающую конструкцию рядом с CFRLP, меньше, чем у NG в глубине области гибкого армирования. Вышеупомянутое явление объясняется тремя причинами: уменьшением коэффициента распределения нагрузки в грунте, блокированием свай и снижением способности грунта передавать дополнительную нагрузку.
2. По сравнению с NG, CFRLP испытывает меньшую нормированную высоту приложения бокового давления грунта. Это указывает на то, что CFRLP блокирует горизонтальное распространение нагрузки и обладает большей способностью, чем NG, передавать дополнительную нагрузку на глубокую почву.
3. При вращении удерживающей конструкции боковое давление грунта, действующее на верхнюю часть удерживающей конструкции, ограниченно уменьшается, если смещение в верхней части удерживающей конструкции превышает 8 мм, тогда как смещение, действующее на нижнюю часть удерживающей конструкции продолжает уменьшаться с увеличением смещения (или количества вращения).Это может быть связано с тем, что при увеличении вращения удерживающей конструкции грунт, прилегающий к верхней части удерживающей конструкции, переходит в активное предельное состояние.
4. Параметрическое исследование показывает, что длина и модуль упругости сваи могут сильно повлиять на местоположение и величину дополнительного бокового давления грунта, вызываемого сваей. Эффект свода грунта, вызванный увеличением угла трения между стенкой и грунтом, значительно снизит значение бокового давления грунта.

Список литературы

1. 1. Лян Ф-И, Чен Л-З, Ши Икс. Численный анализ композитного свайного плота с подушкой, подвергнутого вертикальной нагрузке. Компьютеры и геотехника. 2003. 30 (6): 443–53.
2. 2. Лян Ф., Чен Л., Хан Дж. Метод интегральных уравнений для анализа свайных плотов с разнородными сваями при вертикальной нагрузке. Компьютеры и геотехника. 2009. 36 (3): 419–26.
3. 3. Фиораванте В., Гиретти Д. Контактные и бесконтактные свайные плотные фундаменты.Канадский геотехнический журнал. 2010. 47 (11): 1271–87.
4. 4. Хорикоши К., Рэндольф М.Ф. Центрифужное моделирование свайных фундаментов плотов по глине. Геотехника. 1996. 46 (4): 741–52.
5. 5. Фиораванте В. Перенос нагрузки с плота на сваю с промежуточным слоем. Геотехника. 2011. 61 (2): 121–32.
6. 6. Tradigo F, Pisanò F, di Prisco C, Mussi A. Нелинейное взаимодействие грунта и конструкции в несвязных свайных основаниях плота. Компьютеры и геотехника.2015; 63: 121–34.
7. 7. Сюй Ц., Сюй И, Сунь Х. Применение системы остатков длинных и коротких свай в раскопках с раскосами. Международный журнал гражданского строительства. 2015; 13: 81–9.
8. 8. Лун-чжу Ц., Фа-юнь Л., Да-чжи Х., Го-цай В. Полевые исследования поведения композитного свайного плота-фундамента для высотных зданий. Китайский журнал геотехнической инженерии. 2004. 26 (3): 167–71.
9. 9. Чжэн Дж.Дж., Абушарар С.В., Ван Икс-Зи. Трехмерное нелинейное конечно-элементное моделирование композитного фундамента, образованного сваями из CFG и извести.Компьютеры и геотехника. 2008. 35 (4): 637–43.
10. 10. Шарма В.Дж., Васанвала С.А., Соланки СН. Поведение несущих элементов амортизированного композитного свайного плотного фундамента при осевой нагрузке. Словацкий журнал гражданского строительства. 2014; 22 (4): 25–34.
11. 11. Банг С. Активное давление грунта за подпорными стенами. Журнал геотехнической инженерии. 1985; 111 (3): 407–12.
12. 12. Fang Y-S, Ishibashi I. Статическое давление грунта при различных перемещениях стен.Журнал геотехнической инженерии. 1986; 112 (3): 317–33.
13. 13. Пайк К.Х., Сальгадо Р. Оценка активного давления грунта на жесткие подпорные стены с учетом эффекта выгибания. Геотехника. 2003; 53 (7): 643–53.
14. 14. Goel S, Patra NR. влияние прогиба на активное давление грунта для жестких подпорных стенок с учетом трансляционного режима. Международный журнал геомеханики. 2008; 88 (2): 123–33.
15. 15. Чанг М-Ф. Боковое давление грунта за вращающимися стенами.Канадский геотехнический журнал. 1997; 34 (4): 498–509.
16. 16. Рао П., Чен К., Чжоу Ю. Определение активного давления грунта на жесткую подпорную стену с учетом эффекта арки в связном грунте обратной засыпки. Международный журнал геомеханики. 2016; 16 (3): 040150821 ~ 0401508219.
17. 17. Хосрави М.Х., Пипатпонгса Т., Такемура Дж. Экспериментальный анализ давления грунта на жесткие подпорные стены в режиме трансляции. Геотехника. 2013; 63 (12): 1020–8.
18. 18.Ли Дж. П., Ван М. Упрощенный метод расчета активного давления земли на жесткие подпорные стены с учетом эффекта изгиба в поступательном режиме. Международный журнал геомеханики. 2014; 14 (2): 282–90.
19. 19. Финно Р.Дж., Лоуренс С.А., Аллау Н.Ф. Анализ работоспособности свайных групп, примыкающих к глубокой выработке. Журнал геотехнической инженерии. 1991. 117 (6): 934–55.
20. 20. Лян Ф., Ю Ф., Хан Дж. Упрощенный аналитический метод определения реакции группы свай с осевой нагрузкой, подверженной боковому смещению грунта.KSCE Журнал гражданского строительства. 2013. 17 (2): 368–76.
21. 21. Поулос Х.Г., Чен ЛТ. Отклик сваи из-за неподдерживаемого бокового смещения грунта, вызванного выемкой грунта. Канадский геотехнический журнал. 1996. 33 (4): 670–7.
22. 22. Цзянь-син Т., Мин-ли Й, Мин-шань В., Сюнь-хай С., Синь-хуй Ю. Экспериментальное исследование бокового давления грунта на жесткий свайный композитный фундамент. Механика горных пород и грунтов. 2014; 35 (6): 1572–8.
23. 23. Корфф М., Майр Р. Дж., Ф. Ф. Взаимодействие сваи и грунта и эффекты оседания, вызванные глубокими земляными работами.Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии. 2016; 142 (8): 04016034–1 ~ -14.
24. 24. Онг ДЕЛ, Леунг К.Ф., Чоу Ю.К. Поведение сваи из-за движения грунта в глине, вызванного выемкой грунта. I: Стабильная стена. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии. 2006. 132 (1): 36–44.
25. 25. Онг ДЕЛ, Леунг К.Ф., Чоу Ю.К. Поведение групп свай, подверженных движению грунта, вызванному выемкой грунта, в очень мягкой глине. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии.2009. 135 (10): 1462–74.
26. 26. Nishanthan R, Liyanapathirana DS, Leo CJ. Эффект экранирования в группах свай, примыкающих к глубоким раскопкам и раскопкам. Международный журнал геотехнической инженерии. 2016: 1–13.
27. 27. Шакил М., Нг CWW. Механизм осадки и передачи нагрузки свайной группы, примыкающей к глубокой выработке в мягкой глине. Компьютеры и геотехника. 2018; 96: 55–72.
28. 28. Чжоу Дж., Ян Дж., Лю З., Гун X. Недренированная анизотропия и несоосное поведение глинистого грунта при вращении главного напряжения.Журнал Чжэцзянского университета — НАУКА А. 2014; 15 (4): 241–54.
29. 29. Ван К. Расчетные характеристики и механизм передачи нагрузки гибкой сваи [докторская степень]. Ханчжоу: Чжэцзянский университет; 1991.
30. 30. Дуан Дж. Численный анализ композитного фундамента с гибкими сваями [Докторантура]. Ханчжоу: Чжэцзянский университет; 1993.
31. 31. Лабуз Дж. Ф., Теру Б. Лабораторная калибровка земных ячеек давления. Журнал геотехнических испытаний.2005; 28 (2): 12089.
32. 32. Китай MOHURD. Технический кодекс для композитного фундамента. Пекин: China Planning Press; 2012.
33. 33. Уитлоу Р. Основы механики грунтов: Основы механики грунтов; 1983.
34. 34. Ву З-Дж, Ву Х-Дж, Хань Ф. эластичность. Пекин: Издательство Пекинского технологического института; 2010.
35. 35. Хун-синь В. Уравнения для расчета напряжений в полубесконечном упругом твердом теле, подверженном вертикальной прямоугольной и полосовой равномерной нагрузке под поверхностью земли.Механика горных пород и грунтов. 2016; 37 (1): 113–8.

Методы поддержки — Фундамент области залива

Какие методы поддержки доступны?

Фундамент — это метод, который мы используем для устранения проседающих фундаментов и других проблем с фундаментом, которые наиболее часто встречаются здесь, в Bay Area Underpinning. Это решение для ремонта фундамента включает в себя опускание или опускание бетонных плит снизу, чтобы поднять и стабилизировать конструкцию наверху.Наша собственная команда использует различные опоры для поддержки различных фундаментов в Калифорнийском заливе. Тем не менее, есть также много разных способов, которые можно использовать для стабилизации вашего дома в Калифорнии.

Команда экспертов Bay Area Underpinning будет усердно работать, чтобы обеспечить надлежащую поддержку вашего дома с использованием правильной техники крепления.

Общие методы поддержки

Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных типов опор, используемых для возведения и ремонта домов.

1. Pit Method: В этом методе используемые столбцы короче, чем в некоторых других методах. Сначала фундамент делится на обычные секции. Затем в стене фундамента делают отверстия чуть выше уровня цоколя и прикрепляют опорную иглу с несущей пластиной, чтобы удерживать фундамент. Затем выкапывается котлован и под него закладывается новый фундамент. Работа для такого рода подкрепления ведется по разделам.
2. Метод заливки массой: Этот тип основания используется в ситуациях, когда требуется неглубокое основание, но не слишком много копать.При этом методе выкапывается слабый грунт под поверхностью и на его место заливается бетон для укрепления основания.
3. Балка и основание Метод: В этом методе используется традиционное массивное бетонное основание вместе с поддерживающими балками для обеспечения устойчивости фундамента. Вес фундамента поддерживается балками, сооруженными ниже или выше фундамента. Эти балки распределяют вес фундамента и равномерно переносят его на массивное бетонное основание.
4. Метод свай: Это метод, который обычно используется командой экспертов здесь, в Bay Area Underpinning.В методе свай фундаментные сваи, также известные как опоры фундамента, устанавливаются на равных расстояниях вдоль фундамента, чтобы поднять его и перенести вес дома с неустойчивого бетона. Этот метод особенно полезен на обширных, эрозионных или переувлажненных почвах.

Выше приведены некоторые из наиболее распространенных видов опор фундамента. Хотя наша команда использует свайный метод для большинства ситуаций ремонта фундамента, существует много различий между ремонтными работами в зависимости от типа используемых опор.Мы бесплатно предоставим вам смету, чтобы наша команда могла изучить проблемы с фундаментом в вашем доме и предложить индивидуальное решение, которое устранит вашу проблему и соответствует вашему бюджету.

Методы подкрепления, используемые в районе залива

Есть несколько различных типов опор фундамента, которые мы используем для свайного метода опоры. Мы предлагаем различные виды опор и их уникальные преимущества:

• Опорные / толкающие опоры : опоры этого типа вбиваются в землю под опускающимся фундаментом до тех пор, пока не достигнут устойчивых слоев почвы.После того, как опора закреплена в земле, она поднимается гидравлически, чтобы поднять бетон до нужного уровня. Это опора с концевой опорой, которая не полагается на поверхностное трение для подъема фундамента и является лидером среди систем стальных прокладок, проникая глубоко в землю для надежной опоры.
• Винтовые опоры : Эти опоры работают примерно так же, как стальные опоры. Однако то, что делает спиральные опоры уникальными, — это их резьбовые валы. Резьба на этих опорах позволяет им работать как винты, когда они вкручиваются в землю.Это придает им дополнительную устойчивость при небольших нагрузках на конструкцию.
• Просверленные бетонные опоры : Для установки этих опор просверливается отверстие для каждой опоры, а набор стальных стержней связывается в пучок и помещается в отверстие. Затем в отверстия заливается бетон, на опоры устанавливаются гидравлические домкраты, которые используются для подъема фундамента. После подъема фундамента вместо домкратов используются распорки для стабилизации фундамента.

Эти опоры — отличный вариант для многих типов ремонта фундамента, потому что они не требуют обширных земляных работ или замены всего фундамента.Если вы заметили какие-либо проблемы с фундаментом в своем доме — трещины в плитах, изогнутые или наклонные стены подвала, трещины в стенах или потолке, наклонные полы или торчащие двери или окна — позвоните в команду Bay Area Underpinning сегодня. Мы — местная компания, в которой команда лицензированных профессионалов готова предоставить вам наилучший ремонт. Позвоните в нашу команду, чтобы получить бесплатную оценку фундамента в районе залива Калифорнии — от Сан-Франциско до Сакраменто и Ричмонда.

Основа — Компания Фонда Феникса

Фундамент — это процесс, который систематически расширяет фундамент сооружения до более глубокого возвышения.Эта система часто используется в работах по модернизации, когда предлагаемые раскопки в противном случае подорвали бы почти строения. В дополнение к традиционному основанию котлована фундамент также может быть укреплен просверленными микрошваями или цементным раствором. В зависимости от протяженности прилегающих выемок могут также потребоваться дополнительные элементы поддержки, такие как анкерные крепления, распорки и / или опоры, чтобы обеспечить дополнительную поддержку опорных опор.

Укрепление котлована требует, чтобы ряд котлованов был выкопан под существующим (-ыми) фундаментом (-ами), требующим поддержки.Каждая яма выкапывается вручную и поддерживается кольцами деревянного утеплителя. По достижении земляного полотна каждый котлован заполняется бетоном (обычно неармированным) в пределах трех (3) дюймов от нижней стороны существующего фундамента. На следующий день зазор заполняется цементной смесью, известной как «сухая набивка», которая позволяет переносить нагрузку на фундамент непосредственно на новую опорную опору. Этот процесс продолжается вдоль существующего фундамента до тех пор, пока он не будет полностью поддержан на необходимой глубине.