桩基临近大坝施工影响分析报告.doc

目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、 计算背景 1 二、 地质条件 1 三、 固结分析 2 四、 模型建立 2 五、 计算结果 5 六、 结果分析 9 - PAGE 2 - 计算背景 通道是沪（崇）苏公路越江通道的北段，是国家高速公路网规划中上海至西安高速公路的一部分。本方案所研究地段位于江苏省与上海市的交界处。 根据施工计划安排，本区域先建造大坝，历时两个月；一年以后施工 大桥桥墩桩基础。由于场地下卧有粘性土层，土体固结时间较长，可能在大桥施工完成后固结尚未完成，因此可能对桩基产生一定的影响。本次预测即对该影响进行一定的模拟，对由于固结而对桥墩产生的影响进行估计，根据该模拟可进行针对性的结构设计方案。 地质条件 根据岩土工程地质勘察报告，本工程场地内土体物理力学特性如下表所示： 层序 土层名称 土层厚度 （m） 压缩模量 Es1～2 (MPa) 直剪（固快） 渗透系数 （20℃ 内聚力 (kPa) 内摩擦角 (°) KV Cm/s KH Cm/s ①3-1 灰褐色淤泥 7.00 1.60 6 8.5 6.05E-06 7.09E-06 ①3-2 灰褐色粘质粉土夹粘性土 3.50 5.54 11 23.5 2.21E-03 2.26E-03 = 2 \* GB3 ②3-1 灰色砂质粉土 5.50 9.87 7 30.0 1.24E-03 1.43E-03 = 5 \* GB3 ⑤1 灰色粉质粘土夹粉土 19.50 3.80 16 17.0 2.72E-06 3.31E-06 = 5 \* GB3 ⑤3 灰色粉质粘土 8.50 5.37 18 25.0 1.36E-03 1.47E-03 ⑦1 灰色砂质粉土 16.80 10.99 8 31.5 3.53E-03 3.84E-03 ⑦t 灰色粉质粘土 6.00 5.95 22 23.0 ⑦2 灰色粉砂 4.20 14.76 2 36.5 ⑧ 灰褐色粉质粘土 4.40 4.47 21 24.5 ⑨ 灰色含砾粉细砂 未钻穿 17.18 0 36.5 上表中只提供了⑦1层土以上土体的渗透系数，而桩底位于⑦1层土体，因此⑦1层以下土体的固结程度对模拟过程影响较小，故本报告中对该部分土体的渗透系数的选用，参考了类似土层以及相关经验数据。 固结分析 固结变形机理 天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体，再由孔隙水和气填充骨架体孔隙而组成的三相体系。土体颗粒压缩性很小，一般认为其不可压缩。因此土体的变形是孔隙水的流失及气体体积减小、颗粒重新排列、粒间距离缩短、骨架体发生错动的结果。 对于饱和的两相土，孔隙水压缩量很小，孔隙水体积的变化主要因为孔隙水的渗出。对于非饱和的三相土，除孔隙水渗出外，土体固结变形还与饱和度变化有很大关系。孔隙气的渗出、压缩及溶解度的改变等，都会引起饱和度的改变。 由于孔隙体积变化和颗粒重新排列需要有一个时间过程，因此土体固结变形与时间有关。土体所受荷载作用瞬时，主要由孔隙水承担，随后由于孔隙水体积逐渐渗出，孔隙压力逐渐消散，有效应力逐渐增加。在有效应力作用下，骨架体产生的变形分为瞬时变形和蠕动变形，其中后者由于颗粒重新排列和骨架体错动的时间效应而与时间有关。 固结计算 常见的固结计算理论为泰沙基固结理论和比奥固结理论等。前者只有在一维情况下是精确的，对于二维、三维问题并不精确，而后者从较严格的固结机理出发，推导了准确反映孔隙水压力消散于土骨架变形相互关系的固结方程。 针对本工程来说，大坝对于整个场地来说相当于条形荷载，不满足泰沙基理论的基本假定，因此选用较为准确的比奥固结理论进行研究。 模型建立 大坝由抛石备料、充砂管袋、吹填土等组成，其平面宽度约90.1米，高度为滩地以上6.7米。大桥桥墩间距50米，桥墩由双承台构成，承台桩桩长50米。两者走向之间接近垂直，其平面图如下所示： 图1 大坝与大桥关系图 因此模拟方案按照平面应变问题考虑，根据大坝尺寸和桥墩的布置，模型尺寸选为200米×90米。 图2 网格划分图 计算假定： 土体材料采用Mohr-Coulomb模型； 大坝施工以前，场地内土体均为正常固结土体； 计算内容：根据施工计划，固结计算从大坝开始施工算起，到大坝施工完毕作为一个施工步；大坝建造完成后有一年的固结时间，该段时间为土体自身固结过程；然后施工桩基；由于固结是一个漫长的过程，因此本次模拟计算的最终状态定为超孔隙水压力0.1KPa，即认为超孔隙水压力消散基本完成。 模拟工况为：建造大坝（2个月）—〉固结（1年）—〉施工桩基—〉超孔隙水压力0.1Kpa。 由于软件按照平面问题进行分析，因此模型中如果要考虑桩基的作用，则桩基所在的断面将是完全不透水层，减慢超孔隙水压力的扩散，而实际上桩基以及承台等