修海峰 王亞軍
摘 要:為探究海塘場區(qū)內(nèi)預(yù)應(yīng)力管樁施工的擠土影響效應(yīng),本文結(jié)合彈塑性理論,利用三維靜動力數(shù)值模擬技術(shù)對工程問題作仿真計算,結(jié)果表明典型海塘區(qū)域內(nèi)預(yù)應(yīng)力管樁施工需作專門防護(hù)才可安全實(shí)施。
關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力管樁;擠土效應(yīng);海塘;安全評價
中圖分類號:U655? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? 文章編號:1006—7973(2021)05-0089-02
1引言
隨著我國海洋能源戰(zhàn)略深入,沿海地區(qū)能源儲備基地建設(shè)日趨增多,本文針對我國東部沿海某能源基地擴(kuò)建項(xiàng)目中罐區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁群施工引發(fā)的災(zāi)害性擠土效應(yīng)[1,2],通過地應(yīng)力重分布模擬、打樁動態(tài)過程中的地應(yīng)力響應(yīng)分析,量化樁基施工對周邊海塘的整體影響以及地基承載力性能削弱,為現(xiàn)場工作提供相關(guān)設(shè)計參考。
2 研究對象
本此研究主要采用仿真模擬的手段,利用超精細(xì)數(shù)值網(wǎng)格模型GUI技術(shù)對場區(qū)內(nèi)的海塘及罐區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁群系統(tǒng)做模型前處理及精工刻畫,如圖1所示,所用模型采用三維實(shí)體應(yīng)力單元作離散仿真[3-5],整體單元數(shù)為75,882個,整體節(jié)點(diǎn)數(shù)為110,887個,如圖2示。
仿真計算采用個性化、超精細(xì)化建模手段,將模型劃分為8個大區(qū),即海堤堤身、塘內(nèi)回填層、塘外回填層、塘內(nèi)堤基渣石混合料層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、粉質(zhì)黏土層、基巖以及管樁區(qū)等代層,8個區(qū)塊的材料參數(shù)總體按照如表1標(biāo)準(zhǔn)選取模擬計算。
3仿真結(jié)果分析
本次研究所得場區(qū)地層初始地應(yīng)力分布如圖3所示,受預(yù)應(yīng)力管樁群施工影響所得擠土區(qū)應(yīng)力分布如圖4所示,受擠土效應(yīng)作用,海堤堤基內(nèi)潛在滑動區(qū)如圖5所示。經(jīng)場區(qū)地應(yīng)力動力計算,本文得到如圖6所示的地基應(yīng)力削弱結(jié)果。
4 結(jié)論
(1)初始地應(yīng)力狀態(tài)下,除表層部分區(qū)域外,場內(nèi)總體處于壓應(yīng)力狀態(tài);受罐區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁施工沖擊擠土效應(yīng)影響,海塘區(qū)域內(nèi)淺層總體出現(xiàn)拉應(yīng)力,最大處拉應(yīng)力達(dá)到700kPa,此時海塘地基承載力遭到較大幅度削弱;
(2)海塘內(nèi)海堤與堤基受預(yù)應(yīng)力管樁施工沖擊擠土效應(yīng)影響,整體安全系數(shù)從1.3快速下降為1.1;
(3)罐區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁施工區(qū)域內(nèi)初始地應(yīng)力分布成層特性顯著;
(4) 海塘地層未受擾動前,總體處于固結(jié)壓縮狀態(tài),隨著管樁打入地層產(chǎn)生側(cè)向擠土,尤其表層接近堤基處地層的隆起、展開以及拉應(yīng)力發(fā)育顯著;
(5)罐區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁群施工期間,應(yīng)加強(qiáng)對場區(qū)內(nèi)地層側(cè)移、表土隆起以及薄弱堤段變形的實(shí)時監(jiān)測。
參考文獻(xiàn):
[1] ElishakofF I. Essay on uncertainties in elastic and viscoelastic structures: from A .M. Freudenthals criticisms to modern convex modeling [J]. Computers and Structures, 1995, 56(6): 871-895.
[2] Guo W D, Randolph M F. An efficient approach for settlement prediction of pile group [J]. Geotechnique, 1999, 49(2): 161-179.
[3] 王亞軍,張我華. 荊南長江干堤模糊自適應(yīng)隨機(jī)損傷機(jī)理研究[J], 浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版), 2009, 43(4):743~749, 776.
[4] 王亞軍,張我華. 層狀地基非線性性態(tài)的數(shù)學(xué)模擬[J], 水利與建筑工程學(xué)報, 2009, 7(1): 1~3, 38.
[5] 王亞軍,金峰,張楚漢,王進(jìn)廷,甘孝清. 舟山海域海相砂土循環(huán)激振下的液化破壞孔壓模型, 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2013, 32(3): 582~597.
基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51109118, 51879236);浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. LHY21E090003) 。