超靜孔隙水壓力

對(duì)滲流場的效應(yīng)

超靜孔隙水壓力對(duì)滲流場的效應(yīng)孔隙水是沿著相互連接的網(wǎng)狀連續(xù)通道流動(dòng)的，含水量的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致這些通道的大小和數(shù)量的變化進(jìn)而導(dǎo)致土體導(dǎo)水能力的變化。土體的導(dǎo)水能力可以用滲透系數(shù)表示，滲透系數(shù)取決于體積含水量。當(dāng)靜壓擠密樁施工時(shí)土體中的超靜孔隙水壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的變化，從而改變了土體的導(dǎo)水能力，土體的滲透能力發(fā)生變化，土體滲透系數(shù)發(fā)生改變，且縱向的滲透系數(shù)明顯增大，隨著深度的增加縱向滲透系數(shù)增加更快。地基土在靜水壓力下，地下水處于穩(wěn)定滲流狀態(tài)，滲流區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)水頭值不隨時(shí)間變化。當(dāng)靜壓擠密樁施工時(shí)，隨著樁體沉入地基土中， 樁周土體將受到擠壓， 樁周產(chǎn)生瞬時(shí)超靜孔隙水應(yīng)力，尤其樁尖土在沖剪作用下，產(chǎn)生很大的瞬時(shí)超靜孔隙水壓力，這個(gè)瞬間較大的超靜孔隙水應(yīng)力將引起土體顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、孔隙水運(yùn)動(dòng)紊亂，水力傳導(dǎo)能力發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)滲流場的紊亂，使得土體結(jié)構(gòu)破壞。超靜孔隙水壓力瞬間增大產(chǎn)生很大的不穩(wěn)定的動(dòng)水壓力，孔隙水在地基中滲流，滲流在動(dòng)水壓力作用下，將對(duì)樁間土及樁體產(chǎn)生向上的揚(yáng)壓力，該揚(yáng)壓力將進(jìn)一步導(dǎo)致滲流場的變化。紊亂的滲流場降低地基土及樁體承載力，并且影響周圍建筑物及管道安全，同時(shí)紊亂的滲流場使得土體孔隙通道發(fā)生變化， 形成潛在的冒水通道。

對(duì)地基應(yīng)力場效應(yīng)

樁在豎向受荷時(shí)對(duì)周圍地基土的影響可看作豎向集中力作用于半無限體內(nèi)部時(shí)地基土的應(yīng)力。靜壓擠密樁沉樁過程中，與樁同體積的樁周土向外擠出，樁周地表土體隆起，樁周土體受到強(qiáng)烈的擠土擾動(dòng)，土體結(jié)構(gòu)被破壞，同時(shí)在樁周形成了一定厚度的重塑區(qū)，并且產(chǎn)生了瞬時(shí)超靜孔隙水壓力。超靜孔隙水應(yīng)力的產(chǎn)生與發(fā)展，使得土體的有效應(yīng)力減小，導(dǎo)致土體變形與強(qiáng)度變化，使得初始地基應(yīng)力場發(fā)生變化。同時(shí)超靜孔隙水應(yīng)力的各向性及動(dòng)態(tài)性將不斷擾動(dòng)著地基應(yīng)力場。尤其當(dāng)樁體不斷沉入地基土中，超靜孔隙水應(yīng)力的不斷消散和疊加過程，使得樁周土的大主應(yīng)力降低，平均主應(yīng)力隨之降低。樁周土的主應(yīng)力方向從垂直方向向水平方向旋轉(zhuǎn)，應(yīng)力勞德角有所變化，這些都將引起土的體積收縮。地基土體積的收縮，導(dǎo)致附加超靜孔隙水壓力的變化。當(dāng)瞬時(shí)超靜孔隙水壓力超過豎向或側(cè)向有效應(yīng)力時(shí)便會(huì)產(chǎn)生水力劈裂現(xiàn)象，土體結(jié)構(gòu)破壞，此時(shí)孔隙水將在超孔隙水壓力作用下沿著冒水通道冒出地面 。

對(duì)位移場的影響效應(yīng)

靜壓擠密樁施工時(shí)，經(jīng)觀測，土體在樁體貫入過程中發(fā)生了水平位移及豎向位移。樁周土體的水平位移在樁頂附近受地表影響，增長速度較慢，在樁身大部分區(qū)域分布較為均勻，在樁端附近水平位移相對(duì)較小土體的豎向位移在樁頂?shù)?3/4 樁長范圍內(nèi)表現(xiàn)為向上隆起，在靠近樁端 1/4 樁長范圍內(nèi)表現(xiàn)為向下位移。樁周土體發(fā)生位移顯示為土體的膨脹與固結(jié)，而超靜孔隙水壓力的增消制約樁周土的膨脹與固結(jié)，即壓樁的土體位移場變化通過超孔隙水壓力變化體現(xiàn)。超孔隙水壓力在壓樁過程中先減小，再增大，最后消散。超孔隙水壓力的增消影響著樁周土體位移增消及變化速率。

對(duì)建筑物及周圍環(huán)境的影響效應(yīng)

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展以及靜壓擠密樁的廣泛運(yùn)用，市區(qū)建筑，橋梁，公路，鐵路，海岸邊坡等都有靜壓擠密樁的使用，沉樁過程中超靜孔隙水壓力產(chǎn)生、消散過程，對(duì)周圍建筑或地下管道設(shè)施產(chǎn)生不利影響，超靜孔隙水應(yīng)力使得地基土體膨脹隆起或不均勻沉降更為嚴(yán)重，土體的膨脹和不均勻沉降可造成周邊管線斷裂， 道路不能正常使用或者建筑物開裂等。比如海岸邊坡，由于波浪荷載的循環(huán)作用，使得在護(hù)坡樁基沉入土體之后，地基土中產(chǎn)生超靜孔隙水壓力的消散很慢，超孔隙水壓力循環(huán)往復(fù)有可能導(dǎo)致邊坡反復(fù)膨脹、固結(jié)，使得安全系數(shù)降低，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

由外荷載引起的孔隙水壓應(yīng)力，稱為超靜孔隙水壓應(yīng)力。超靜孔隙水壓應(yīng)力將會(huì)隨著時(shí)間而消散，所以超靜孔隙水壓應(yīng)力是時(shí)間的函數(shù)。超靜孔隙水壓應(yīng)力稱為附加孔隙水壓應(yīng)力更為合適，在加載瞬時(shí)為最大，當(dāng)固結(jié)度達(dá)到100%時(shí)為零。超靜孔隙水壓應(yīng)力是由土體的體積變化趨勢引起的，也就是說，超靜孔隙水壓應(yīng)力是土的體積變形性質(zhì)在不排水條件下的表現(xiàn)。這意味著土體的體積變形性質(zhì)（壓縮性和剪脹性）在不同的排水條件下有不同的表現(xiàn)。它在排水情況下表現(xiàn)為體積變化，而在不排水條件下則表現(xiàn)為超靜孔隙水壓應(yīng)力變化 。

超靜孔隙水壓力(excess pore water pressure)是由土的變形趨勢引起的孔隙水壓力，也就是說，土體本應(yīng)發(fā)生應(yīng)變，但由于一時(shí)排水受阻，土中產(chǎn)生孔隙水壓力，使作用于土骨架上的有效應(yīng)力發(fā)生變化，從而限制其變形。超靜孔隙水壓力往往伴隨著滲流和固結(jié)。超靜孔隙水壓力是由于外部作用或者邊界條件變化在土體中引起的不同于靜孔隙水壓力的那部分孔隙水壓力，在有排水條件下，它將逐漸消散，并在消散過程中伴隨土體的體積變化。

由外荷載引起的孔隙水壓應(yīng)力，稱為超靜孔隙水壓應(yīng)力。超靜孔隙水壓應(yīng)力將會(huì)隨著時(shí)間而消散，所以超靜孔隙水壓應(yīng)力是時(shí)間的函數(shù)。超靜孔隙水壓應(yīng)力稱為附加孔隙水壓應(yīng)力更為合適，在加載瞬時(shí)為最大，當(dāng)固結(jié)度達(dá)到100%時(shí)為零。超靜孔隙水壓應(yīng)力是由土體的體積變化趨勢引起的，也就是說，超靜孔隙水壓應(yīng)力是土的體積變形性質(zhì)在不排水條件下的表現(xiàn)。這意味著土體的體積變形性質(zhì)（壓縮性和剪脹性）在不同的排水條件下有不同的表現(xiàn)。它在排水情況下表現(xiàn)為體積變化，而在不排水條件下則表現(xiàn)為超靜孔隙水壓應(yīng)力變化。

超靜孔隙水壓力(excess pore water pressure)是由土的變形趨勢引起的孔隙水壓力，也就是說，土體本應(yīng)發(fā)生應(yīng)變，但由于一時(shí)排水受阻，土中產(chǎn)生孔隙水壓力，使作用于土骨架上的有效應(yīng)力發(fā)生變化，從而限制其變形。超靜孔隙水壓力往往伴隨著滲流和固結(jié)。超靜孔隙水壓力是由于外部作用或者邊界條件變化在土體中引起的不同于靜孔隙水壓力的那部分孔隙水壓力，在有排水條件下，它將逐漸消散，并在消散過程中伴隨土體的體積變化。2100433B