孫立強(qiáng),賈天強(qiáng),閆澍旺,賈沼霖

(1.天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300072; 2.天津大學(xué)建筑工程學(xué)院,天津 300072)

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大直徑管樁沉樁過程中溜樁判斷方法研究

孫立強(qiáng)1,2,賈天強(qiáng)1,2,閆澍旺1,2,賈沼霖1,2

(1.天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300072; 2.天津大學(xué)建筑工程學(xué)院,天津 300072)

海洋工程中大直徑管樁沉樁過程中常會(huì)出現(xiàn)溜樁現(xiàn)象，未經(jīng)預(yù)料的溜樁會(huì)引起很多嚴(yán)重的工程問題，有必要對(duì)溜樁段進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。結(jié)合實(shí)際工程對(duì)溜樁產(chǎn)生及停止的機(jī)制進(jìn)行分析；通過研究沉樁過程中樁周土體強(qiáng)度折減及超孔壓的作用，提出動(dòng)貫入阻力的計(jì)算方法；利用功、能原理對(duì)溜樁過程中所發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析，并推導(dǎo)相應(yīng)計(jì)算公式，結(jié)合動(dòng)貫入阻力計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)溜樁過程的預(yù)測。結(jié)果表明，當(dāng)樁端進(jìn)入深厚砂土層或動(dòng)側(cè)摩阻力達(dá)到一定值時(shí)溜樁將逐漸停止，若是后者則再次打樁后不再發(fā)生溜樁現(xiàn)象。計(jì)算動(dòng)側(cè)摩阻時(shí)須考慮沉樁過程中擴(kuò)孔效應(yīng)和循環(huán)荷載作用。計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)吻合較好。

溜樁； 動(dòng)側(cè)摩阻； 強(qiáng)度折減； 孔壓； 重塑強(qiáng)度

引用格式：孫立強(qiáng),賈天強(qiáng),閆澍旺,等.大直徑管樁沉樁過程中溜樁判斷方法研究[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,40(2):115-122.

SUN Liqiang,JIA Tianqiang,YAN Shuwang,et al.Research on prediction of pile running during large diameter pipe piles driving [J].Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science),2016,40(2):115-122.

溜樁是指樁在貫入某些軟弱土層時(shí),在很少的錘擊數(shù)下或是僅在樁和錘的自重作用下貫入很長距離。在軟土地區(qū)沉樁施工時(shí)溜樁的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。溜樁是沉樁過程中的重大隱患。對(duì)于溜樁問題國內(nèi)外的有關(guān)工作還不多見。郭生昌等[1]認(rèn)為溜樁的主要原因是存在軟弱土層,并且溜樁的難以預(yù)測給工程上造成很大風(fēng)險(xiǎn)。Dover等[2]對(duì)舊金山Richmond San Rafael大橋樁基工程自由站立深度進(jìn)行分析。Seed等[3]針對(duì)閉口樁打入粉土后土體強(qiáng)度問題進(jìn)行了研究。Ladanyi等[4]將小孔擴(kuò)張理論應(yīng)用于沉樁分析,研究了沉樁過程中的超孔壓和承載力問題。Airhar 等[5]研究發(fā)現(xiàn)樁打入粉土過程中樁周土體中孔隙水壓力持續(xù)增加。張?jiān)伱返萚6]對(duì)沉樁過程觀測發(fā)現(xiàn)在樁周一定范圍內(nèi)會(huì)形成一個(gè)半徑為R的擾動(dòng)區(qū),擾動(dòng)區(qū)內(nèi)孔壓均達(dá)到最大值。HWANG等[7]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力沉樁過程中樁周砂土中的超孔壓最大可以達(dá)到上覆有效應(yīng)力的1.5倍。王戍平[8]對(duì)PHC沉入深厚軟基進(jìn)行試驗(yàn)。楊國權(quán)等[9]對(duì)比了靜壓與錘擊兩種沉樁方法,發(fā)現(xiàn)錘擊作用下土體的擾動(dòng)更大且產(chǎn)生的超孔壓也較大。以上研究對(duì)沉樁以及溜樁過程中土體中產(chǎn)生的超孔壓和強(qiáng)度折減等問題進(jìn)行了一定量的工作,但缺少對(duì)溜樁機(jī)制的詳細(xì)分析,也并未實(shí)現(xiàn)對(duì)溜樁的準(zhǔn)確預(yù)測。筆者對(duì)溜樁的機(jī)制進(jìn)行分析,提出能夠考慮樁周土體強(qiáng)度折減及超孔壓的動(dòng)貫入阻力計(jì)算方法,結(jié)合功能原理提出溜樁過程的計(jì)算和判斷方法,并對(duì)中國南海以及舊金山灣樁基工程進(jìn)行分析。

1　溜樁產(chǎn)生的過程及原因分析

溜樁現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由于樁貫入過程中所受到的側(cè)摩阻力、端阻力以及浮力之和小于樁、錘的重量之和導(dǎo)致了樁加速下沉。

圖1　溜樁現(xiàn)象產(chǎn)生區(qū)域示意圖Fig.1　Schematic diagram of pile running phenomenon area

圖1說明了溜樁發(fā)生的過程。樁從進(jìn)入泥面開始(如①),在自重作用下開始自由貫入,當(dāng)阻力與樁的自重相等時(shí)樁停止貫入(如②);隨后樁在錘擊作用下繼續(xù)貫入(如③);當(dāng)樁端進(jìn)入第一層軟土層時(shí),端阻力迅速減小,此時(shí)貫入阻力遠(yuǎn)小于樁和錘的自重,樁開始加速下沉,溜樁現(xiàn)象發(fā)生(如④);當(dāng)樁端再次進(jìn)入承載力較高的土層(如⑤),或側(cè)摩阻力逐漸增大到一定值時(shí)樁將減速下沉直至停止溜樁(如⑥)。

圖2為南海某大直徑管樁貫入過程中,兩相鄰錘擊下樁的下沉實(shí)拍圖,鋼樁發(fā)生了明顯的溜樁現(xiàn)象,區(qū)間約為14～36 m。

圖2　鋼樁溜樁過程現(xiàn)場實(shí)拍圖片F(xiàn)ig.2　Steel piles scene photographs of pile running process

溜樁現(xiàn)象大多起始于承載力較小的黏土層,當(dāng)樁端進(jìn)入黏土層后端阻力將遠(yuǎn)小于硬土層中的端阻力,使得動(dòng)貫入阻力大大減小,此時(shí)是否會(huì)發(fā)生溜樁主要取決于側(cè)摩阻是否足夠大。因此對(duì)溜樁段的判斷是否準(zhǔn)確主要取決于沉樁過程中側(cè)摩阻的計(jì)算是否準(zhǔn)確。

沉樁過程中動(dòng)貫入阻力會(huì)遠(yuǎn)低于靜承載力。經(jīng)分析主要有兩個(gè)原因:①在樁貫入過程中樁周土體會(huì)發(fā)生擾動(dòng)并重塑,土體的強(qiáng)度減小,導(dǎo)致側(cè)摩阻力較按原狀土體強(qiáng)度計(jì)算值減小;②由于打樁動(dòng)力作用和擠土效應(yīng)使樁周土體中的超孔壓上升,使得樁土之間的有效接觸應(yīng)力減小,因而側(cè)摩阻力大幅度降低。

2　沉樁過程中動(dòng)貫入阻力的計(jì)算方法

2.1貫入過程中樁側(cè)摩阻力的計(jì)算

對(duì)于靜側(cè)摩阻力的計(jì)算,錢家歡等[10]提出，對(duì)于打入樁側(cè)摩阻力受有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)控制,具體公式可簡化為

(1)

沉樁過程中動(dòng)側(cè)摩阻力值的計(jì)算,須在靜側(cè)摩阻力公式基礎(chǔ)上綜合考慮樁周土的強(qiáng)度折減及在樁周產(chǎn)生的超孔壓。

(1) 在樁不斷貫入的過程中,樁底土體不斷的發(fā)生沖剪破壞,并在樁周形成了一定范圍的重塑區(qū) (圖3),重塑后土體外摩擦角δ減小,即側(cè)摩擦系數(shù)減小,最終導(dǎo)致動(dòng)側(cè)摩阻力小于靜側(cè)摩阻力。靈敏度反映了土體結(jié)構(gòu)性對(duì)強(qiáng)度的影響。將土體的強(qiáng)度按照靈敏度進(jìn)行折減后確定外摩擦角。

圖3　重塑示意圖Fig.3　Remodeling schematic

(2)沉樁過程中因?yàn)檫B續(xù)的錘擊動(dòng)力作用和擠土效應(yīng)導(dǎo)致在樁周產(chǎn)生超孔壓,使得土體有效應(yīng)力降低,導(dǎo)致側(cè)摩阻力減小。

基于以上分析,對(duì)式(1)進(jìn)行修正,提出動(dòng)側(cè)摩阻力的計(jì)算公式為

fs=k(σv-u)tanδ/St.

(2)

式中,σv為上覆土豎向自重應(yīng)力;u為孔隙水壓力;δ為土與樁的外摩擦角;St為靈敏度。

根據(jù)式(2),若要對(duì)動(dòng)側(cè)摩阻力進(jìn)行計(jì)算則須確定沉樁過程中樁周土內(nèi)的超孔壓以及土體的靈敏度。

2.1.1土體靈敏度確定方法

在海洋工程特別是深海工程勘察中CPT(靜力觸探試驗(yàn))是反應(yīng)土的工程性質(zhì)最可靠的手段之一,很多學(xué)者根據(jù)現(xiàn)場CPT試驗(yàn)提出了一些靈敏度的計(jì)算方法。其中林宗元[11]提到了斯米特曼通過雙橋經(jīng)歷觸探(CPT)試驗(yàn)計(jì)算土體靈敏度:

St=Ns/Rf.

(3)

式中,Ns為試驗(yàn)常數(shù),一般取5～10;Rf為摩阻比。

中國地質(zhì)大學(xué)基于雙橋靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出的靈敏度[11]計(jì)算公式為

St=100Rf.

(4)

樊向陽等[12]認(rèn)為用單橋靜力觸探Ps值計(jì)算的各層土的極限側(cè)摩阻力能夠代表原狀土的抗剪強(qiáng)度,而雙橋經(jīng)歷觸探測得的側(cè)摩阻力可以代表重塑土的抗剪強(qiáng)度,則土體靈敏度可表示為

(5)

基于式(4),可以根據(jù)現(xiàn)場靜力觸探數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏度。

2.1.2沉樁過程中樁周超孔壓確定

沉樁過程中超孔壓有兩方面原因,一方面沉樁貫入過程是在土中進(jìn)行小孔擴(kuò)張的過程,因此可根據(jù)小孔擴(kuò)張理論計(jì)算,基于Tresca準(zhǔn)則可得到樁在下沉過程中樁周位置的超孔壓為

(6)

式中,G為剪切模量;cu為不排水強(qiáng)度;a0為起始半徑; a為末半徑。

另一方面是由沉樁過程中循環(huán)荷載作用產(chǎn)生的動(dòng)孔壓,動(dòng)孔壓的大小是很多因素共同影響的結(jié)果,目前很難用一個(gè)統(tǒng)一的公式來準(zhǔn)確描述,本文采用數(shù)值方法來模擬。

選用FLAC3D來模擬打樁過程中孔壓的發(fā)展,并求得最后的穩(wěn)定值。記錄在打樁力作用下孔壓延深度的變化。建立模型示意圖見圖4。

圖4　FLAC3D樁周孔壓模擬模型Fig.4　FLAC3D model of simulation on pore pressure around pile

對(duì)于砂土而言,滲透性較大,擠土效應(yīng)引起的超孔壓不具備積累效應(yīng),因此不予考慮,只考慮循環(huán)荷載引起的超孔壓增長;對(duì)于黏土,因滲透性較差,須考慮擠土效應(yīng)和循環(huán)荷載共同作用下產(chǎn)生的超孔壓。

2.2貫入過程中樁端阻力計(jì)算方法

對(duì)于砂土層采用Berezantzev方法計(jì)算樁端阻力,其公式應(yīng)用于管樁比較適合,錢家歡等[10]針對(duì)類似太沙基的破壞形式提出基底極限承載力的計(jì)算公式為

qu=qDNq+γ′BNr.

(7)

式中,qu為基底極限承載力,kPa;qD為基底平面處土的超載,kPa;γ′為基底下土體浮容重,kN/m3;B為基礎(chǔ)寬度,m;Nq、Nr為承載力系數(shù),可根據(jù)基底下土的φ角從圖5查得。

圖5　Nq,Nr曲線Fig.5　Nq,Nr curve

對(duì)于深基礎(chǔ)在黏性土中的單位樁端承載力,可通過Nccu計(jì)算,Som等[13]通過分析和實(shí)驗(yàn)研究表明取Nc為9比較合適,因此在黏土中樁端承載力公式為

qu=9cu.

(8)

3　溜樁過程計(jì)算方法

溜樁可分為兩個(gè)過程考慮:①錘擊能量轉(zhuǎn)換為樁、錘系統(tǒng)的動(dòng)能,樁開始貫入;②下沉過程中,樁、錘的重力做正功,土體對(duì)樁的貫入阻力及水的浮力做負(fù)功,直到系統(tǒng)的動(dòng)能為0時(shí)停止溜樁。樁在土中的受力分析見圖6(圖中,Qf為樁側(cè)摩阻力,kN;Qp為樁端承載力,kN;Ff為浮力,kN;G1為打樁錘重力,kN;G2為樁重力,kN)。當(dāng)土阻力小于樁和錘的總重量時(shí),樁將加速下沉,當(dāng)土阻力大于樁和錘的總重量時(shí)樁將減速下沉,直到速度減為0。

在過程①中,考慮錘擊能量有一定耗散,用錘的效率來計(jì)算,因此樁錘系統(tǒng)獲得的動(dòng)能可根據(jù)功能原理計(jì)算:

(9)

式中,M為樁和錘的總質(zhì)量;W為錘的總能量,kW;η1為打樁錘效率;v0為樁和錘下落的共同初速度。

在過程②中,下沉過程中樁的變形耗散了一部分能量,但溜樁過程中這部分能量損失是較小的,本文通過修正系數(shù)對(duì)這部分能量進(jìn)行修正;另外在下沉過程中有重力、土的貫入阻力、以及浮力對(duì)系統(tǒng)做功,于是推出溜樁過程中任意時(shí)刻的能量轉(zhuǎn)化方程為

ηW+Mgz=Qfz+Qpz+Ffz+E .

(10)

式中,η為由錘擊及樁變形導(dǎo)致的能量總損耗率;E為樁和錘任意時(shí)刻的總動(dòng)能,kN。

圖6　沉樁過程管樁受力分析Fig.6　Stress analysis during driving process

在每一錘擊下,樁每下沉Δz時(shí),樁錘系統(tǒng)動(dòng)能變化可寫為

ΔE=(Mg-Qf-Qp-Ff)Δz .

(11)

進(jìn)一步推導(dǎo)可得:

(12)

將單位側(cè)摩阻延深度進(jìn)行積分可得到Qf為

(13)

式中,β為某一深度內(nèi)外摩阻力比值;D為樁入土深度;d為管外徑。

端阻力Qp為

Qp=quAp=qu(z)πdt.

(14)

式中,t為管壁厚。

浮力Ff將隨深度的增加不斷增大,對(duì)于樁在某一深度D時(shí)其浮力為

Ff=πdt(D+Hw)ρw.

(15)

式中,Ff為浮力;ρw為水的密度;Hw為水深。

綜合以上兩方面可以求得某一溜樁段樁在土中每貫入Δz即從j位置下沉到j(luò)+1位置時(shí)的能量方程。

將式 (13)～(15)帶入式(12)并進(jìn)行整理得到速度的遞推公式,可根據(jù)vj遞推得vj+1為

(16)

將以上方法編制程序進(jìn)行求解,以第k錘擊為例說明計(jì)算過程如下:

(1) 利用式(9)計(jì)算樁和錘共同下沉的初速度v0。

(2) 假定一個(gè)微小的沉降量Δz,利用式(13)求出在深度z+Δz/2處的側(cè)摩阻力Qf。

(3) 根據(jù)式(14)、(15)計(jì)算深度z+Δz處的端阻力Qp和浮力 Ff。

(4) 利用式(16)計(jì)算vj2。

(5) 如果vj2>0,重復(fù)第(2)步至第(5)步直至vj2≤0;如果vj2=0則第k錘擊下的沉降量zk=jΔz;如果vj2<0則須對(duì)最后一次的下沉量進(jìn)行修正,令vj=0，將vj和vj-1帶入式(12)中求得最后的允許下沉量Δzt,于是可求出第k錘擊下的下沉深度為zk=(j-1) Δz+Δzt。

4　工程實(shí)例分析

4.1工程1:中國南海

如圖7為南海某鉆井平臺(tái)樁位圖,其中A1到A4的距離為100 m,A1到B1的距離為87 m,平臺(tái)每個(gè)角各有四根樁。選取BH3位置進(jìn)行詳細(xì)分析,具體土參數(shù)見表1。所用錘質(zhì)量為163.6 t,最大錘擊能量為1 200 kW,能量傳遞效率為0.95,最大錘擊力為261.9 MPa,錘擊頻率為2 Hz。工程用樁為鋼管樁長158 m,入泥深度135 m,樁外徑2.743 m,管壁厚0.1 m,樁重643.9 t。沉樁時(shí)的錘擊能量曲線如圖8所示。

圖7　樁位和鉆孔位置Fig.7　Sketch of pile and borehole location

(1) 靈敏度確定。

根據(jù)現(xiàn)場靜力觸探實(shí)驗(yàn)所得摩阻比Rf(圖9(a))，由式(4)可以求得不同深度土層的靈敏度見圖9(b)。

(2) 超孔壓計(jì)算。

利用有限差分軟件FLAC3D求的沉樁過程中不同深度的超孔壓,由式(6)計(jì)算得到由于樁的擠土效應(yīng)產(chǎn)生的超孔壓,疊加兩部分超孔壓形成打樁過程中產(chǎn)生的總超孔壓,計(jì)算結(jié)果如圖10(a)所示。

表1　鉆孔BH3中各土層的設(shè)計(jì)參數(shù)

圖8　沉樁能量曲線Fig.8　Energy curve of piling

圖9　摩阻比及靈敏度曲線Fig.9　Friction-resistance ratio and sensitivity

圖10　超孔壓、單位端阻及單位側(cè)摩阻力Fig.10　Eexcess pore water pressure,unit bearing capacity and unit skin friction

(3) 單位端阻力及側(cè)摩阻力確定。

根據(jù)式(7)及(8)可以求得單位端阻力,如圖10(b)。由式(2)求得單位外側(cè)摩阻力見圖10(c),內(nèi)壁側(cè)摩阻力與外壁側(cè)摩阻力之比β約在0～0.5,分別選用0、0.15、0.3計(jì)算,并與實(shí)測曲線對(duì)比。

將沉樁時(shí)的錘擊能量曲線、孔壓、靈敏度以及樁、土、錘的參數(shù)輸入所編制程序中,即可得到三組沉樁曲線與實(shí)測曲線的對(duì)比見圖11。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果,β=0.15時(shí)溜樁深度模擬值與實(shí)測值較為接近,因此選取β=0.15作為計(jì)算參數(shù)。

用同樣的方法對(duì)該平臺(tái)另外3個(gè)角點(diǎn)的樁A4-1、 B1-1和B4-3進(jìn)行沉樁分析,匯總4根樁沉樁曲線的計(jì)算值與實(shí)測值對(duì)比見圖12。

圖11　計(jì)算曲線與實(shí)測曲線對(duì)比圖Fig.11　Comparison of calculated value and measured value

圖12　4根樁沉樁曲線的計(jì)算值與實(shí)測值對(duì)比Fig.12　Comparison of calculated and measured value of driving curves of 4 piles

由計(jì)算值與實(shí)測值對(duì)比可知,用本文方法計(jì)算得到的溜樁段與實(shí)測值吻合較好。

4.2工程2:美國舊金山灣

Dover等[2]例舉了舊金山Richmond San Rafael大橋,該橋7 km長，橫跨舊金山灣北部,其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為26根入土深度在42.7～67.1 m的大直徑鋼管樁,水域水深為21 m。

選用該工程中47#、48#橋墩作為研究對(duì)象,每個(gè)橋墩下4根大直徑管樁,分別在東南(SE)、東北(NE)、西南(SW)、西北(NW)方向,利用本文計(jì)算方法對(duì)其自由下沉深度進(jìn)行計(jì)算。47#橋墩所用管樁:外徑4.11 m,壁厚57 mm,自重278 t。土體靈敏度和強(qiáng)度參數(shù)如表2所示。由于某些參數(shù)的缺失,Dover和Davidson在論文中依據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)參數(shù),給出了一定取值范圍,本文取表中上、下限值進(jìn)行計(jì)算。樁在土中由于自重下沉,樁周超孔壓由于樁在土中的擠土效應(yīng)產(chǎn)生,因此利用式(6)計(jì)算沉樁過程中土體內(nèi)產(chǎn)生的超孔壓(如圖13(a)),其中剪切模量G=E/2(1+μ)。計(jì)算中泊松比假定為0.35。利用式(2)和式(7)、(8)可以求得樁的單位側(cè)摩阻力和單位樁端阻力,見圖13(b)、(c)。

48#橋墩所用樁外徑為3.81 m,壁厚為44 mm,重量為180 t,得到側(cè)摩阻、超孔壓以及端阻力見圖14。

利用本文的計(jì)算方法得到47#和48#樁自由下沉深度見圖15。

表2　土層參數(shù)

圖13　47#橋墩位置超孔壓、單位側(cè)摩阻和單位端阻力計(jì)算值Fig.13　Calculated values of excess pore pressure,unit skin friction and ultimate unit bearing capacity in pier-47

圖14　48#橋墩位置超孔壓、單位側(cè)摩阻和單位端阻力計(jì)算值Fig.14　Calculated values of excess pore pressure,unit skin friction and ultimate unit bearing capacity in pier-48

圖15　47#、48#橋墩管樁自由下沉深度對(duì)比Fig.15　Comparison between computed and measured elevation of pile tip after free falling of pier-47 and pier-48

從圖15中可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)測的自由入泥深度基本落入計(jì)算值之間,48#橋墩西南和西北兩根樁的自由下沉深度略小于最小預(yù)測值,Dover和Davidson的計(jì)算中亦是如此,其文中分析可能存在未探明的砂土層,使得在西側(cè)砂土層厚度大于東側(cè)。

5　結(jié)　論

(1)溜樁及沉樁過程中須采用土體重塑強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算動(dòng)側(cè)摩阻力,此時(shí)可采用土的靈敏度對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行折減。

(2)在計(jì)算動(dòng)側(cè)摩阻力時(shí),還應(yīng)考慮因?yàn)閿D土效應(yīng)和循環(huán)荷載作用在樁周引起的超孔壓。

(3)根據(jù)功、能原理提出的溜樁深度的計(jì)算方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)溜樁段及溜樁深度的預(yù)測。

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(編輯沈玉英)

Research on prediction of pile running during large diameter pipe piles driving

SUN Liqiang1,2,JIA Tianqiang1,2,YAN Shuwang1,2,JIA Zhaolin1,2

(1.State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety in Tianjin University,Tianjin 300072,China;2.Institute of Architecture and Engineering in Tianjin University,Tianjin 300072,China)

In ocean engineering,pile running often occurs during the driving process of large diameter pipe piles.Unpredicted pile running will cause severe consiquences,so an accurate prediction is necessary.The generating and stopping mechanisms of pile running in practical engineering were analyzed.The computing method of dynamic resistance was proposed by researching the strength reduction of soil and the excess pore pressure around the pile.Using the principle of work and power,the transformation of energy was analyzed during pile driving,and the corresponding equations were derived.Combining with the computing method of dynamic resistance,the prediction for the process of pile running was realized.It turns out that the pile running will stop when the pile tip goes into a thick layer of sand or the skin friction reaches a certain high value.If the later situation occurs,the pile running wont happen again.When calculating the skin friction,the effects of pore expansion and cyclic loading must be considered.The calculated results agree well with the measured ones.

pile running; dynamic skin friction; reduction of strength; pore pressure; remolding strength

2015-06-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41402263);天津市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(13JCZDJC35300)

孫立強(qiáng)(1979-),男,副教授,研究方向?yàn)闃痘驼婵疹A(yù)壓等海洋巖土工程。E-mail:slq0532@126.com。

1673-5005(2016)02-0115-08doi:10.3969/j.issn.1673-5005.2016.02.014

TU 470

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