【摘要】：結(jié)合透明土、粒子圖像測速(PIV)和近景攝影測量3種技術(shù),研究塑料套管混凝土樁(TC樁)的擠土效應(yīng),并對周圍土體的變形規(guī)律進(jìn)行探討,且與傳統(tǒng)靜壓樁打設(shè)引起的土體變形進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果表明:圓錐樁尖引起的最大變形量相比平底樁尖的降低了40%;而在平底樁尖TC樁的成樁過程中,影響區(qū)域擴(kuò)展到了遠(yuǎn)離樁體中心線11倍樁徑處,而對于圓錐樁尖,則為6倍樁徑;沉管上拔引起的土體移動主要發(fā)生在上拔前期,對于圓錐樁尖TC樁,其沉管上拔過程引起的最大位移量和影響區(qū)域分別約為平底樁尖的57%和33%,然而,在TC樁成樁過程中,沉管打設(shè)是引起土體變形的主導(dǎo)因素,沉管上拔引起的土體恢復(fù)變形較小;在與TC樁沉管直徑相同條件下,傳統(tǒng)靜壓樁打設(shè)引起的土體變形量與TC樁的相一致,然而其影響區(qū)域略小。
【圖文】：

e；transparentsoil；non-intrusivevisualization；squeezingeffect；particleimagevelocimetry(PIV)1引言為適應(yīng)我國軟土地區(qū)車輛流動性逐步擴(kuò)大的需求，公路建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，一種可以控制公路沉降的樁型——塑料套管混凝土樁(簡稱TC樁)，得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。TC樁是由預(yù)先打設(shè)在地基中的塑料套管內(nèi)澆注混凝土組成的，樁身塑料套管的直徑一般為0.16m，其尾部是一個擴(kuò)大的預(yù)制樁尖，直徑為0.3m，樁體長度在12～20m范圍，TC樁的特殊構(gòu)造決定了其特殊的成樁過程，圖1展示了TC樁的構(gòu)造及其成樁過程[4]。圖1TC樁的成樁過程[4]Fig.1ProcessofTCpileinstallation[4]從圖1可以看出，TC樁的成樁過程分為沉管打設(shè)和上拔2個部分，，在沉管打設(shè)過程中，樁身和樁周土之間形成了一個間隙，而在傳統(tǒng)樁體施工中，沒有該種間隙的存在。然而，在沉管上拔過程中，周圍土體則會逐步填補(bǔ)該間隙，該種間隙的形成和填補(bǔ)對TC樁的側(cè)摩阻力造成一定的損失。現(xiàn)場試驗(yàn)表明，TC樁的極限承載力為150～200kN[5-6]，但是，關(guān)于TC樁成樁過程中沉管打設(shè)和上拔引起的周圍內(nèi)部土體的運(yùn)動規(guī)律問題仍未解決。當(dāng)前，由于傳統(tǒng)試驗(yàn)土體不透明性，導(dǎo)致無法在模型試驗(yàn)中連續(xù)觀測到TC樁施工引起的周圍內(nèi)部土體的變形特性。隨著透明土的出現(xiàn)，克服了上述難題，透明土的組成(透明的固體顆粒+折射率相匹配的孔隙溶液)如圖2[7]所示。此外，S.Sadek等[8]發(fā)展了一個非介入測量透明土內(nèi)部變形的系統(tǒng)，并逐步形成了非侵入可視化模擬試驗(yàn)技術(shù)[9-10]。本文將借助該技術(shù)，利用數(shù)碼相機(jī)近距離拍攝下透明土 結(jié)構(gòu)物相互作用過程，并采用D.White等[11]發(fā)展的粒子圖像測速(ParticleImageVelocimetry，簡稱PIV)軟件“Geo-PIV”對圖圖2透明土的組?

侵入可視化模擬試驗(yàn)技術(shù)，研究TC樁成樁過程中沉管打設(shè)和上拔引起的周圍內(nèi)部土體的運(yùn)動規(guī)律及樁土相互作用問題，并對比研究了圓錐樁尖和平底樁尖對土體變形的影響，此外，還對比了TC樁與傳統(tǒng)靜壓樁成樁過程中周圍內(nèi)部土體變形的差異。2非侵入可視化模擬試驗(yàn)2.1透明土的配置試驗(yàn)中所采用的固體顆粒為熔融石英，折射率為1.459，平均粒徑d50為0.42mm，而所采用的孔隙液體為Kystol40和Puretol7在21℃的環(huán)境下按照質(zhì)量比為1∶2.9進(jìn)行混合的溶液，二者的特性可參考齊昌廣等[7，12-13]。配置好的透明土模型如圖3所示。圖3透過51mm厚的透明土模型看到的圖畫Fig.3Pictureseenthrough51mmthicktransparentsoilmodel沉淀無定形二氧化硅粉沉淀無定形二氧化硅膠水溶珠礦物油(Drakeol35)和正鏈烷烴溶劑(Norpar12)的混合液蒸餾水蔗糖溶液種類3種類4種類6透明土固體顆粒折射率相匹配的孔隙溶液熔融石英Krystol40和Puretol7的混合液種類7N-ParaffinC10-C13或FinasolEDMNP1014和白礦油ISO15的混合液碎硼硅玻璃種類2碎玻璃(BK 7)種類1Risella油或向日葵油或花生油Tetralin油和松節(jié)油的混合液氣相無定形二氧化硅種類5水晶燈液體石蠟和礦物油精注水注水口滑輪麻繩管中水抽水混凝土鋼沉管拉鉤TC套管套管PVC管樁尖接頭

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