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桶基在粉土中负压沉贯过程的试验研究
摘要
本文通过对桶基在粉土中负压沉贯过程的试验研究，探讨了桶基的沉降性能、粉土的力学特性以及沉降过程中的渗透流场变化等问题。试验结果表明，在粉土中进行负压沉贯时，桶基的沉降速度随着负压的增加而逐渐减缓，但由于粉土的膨胀性较好，在撤除负压后仍能够延续较长时间的沉降行为。此外，在沉降过程中，粉土中的孔隙水经过渗流作用产生了较大的渗透压力，并且该压力谱系随着深度的增加而逐渐加大，从而对桶基的沉降行为产生了显著影响。
关键词：桶基；粉土；负压沉贯；沉降性能；渗透压力
Abstract
Throughtheexperimentalstudyofnegativepressurepenetrationofbucketfoundationinsiltysoil,thispaperdiscussesthesettlementperformanceofbucketfoundation,themechanicalpropertiesofsiltysoil,andthechangesofseepageflowfieldduringsettlement.Theexperimentalresultsshowthatthesettlementvelocityofthebucketfoundationgraduallyslowsdownwiththeincreaseofnegativepressureduringnegativepressurepenetrationinthesiltysoil.However,duetothegoodexpansionofthesiltysoil,thesettlementbehaviorcanstillcontinueforalongtimeafterremovingnegativepressure.Inaddition,inthesettlementprocess,theporewaterinthesiltysoilproducedalargeseepagepressurethroughseepage,andthepressurespectrumincreasedgraduallywiththedepth,whichhadasignificantinfluenceonthesettlementbehaviorofthebucketfoundation.
Keywords:Bucketfoundation;Siltysoil;Negativepressurepenetration;Settlementperformance;Seepagepressure
1.研究背景
桶基是一种常用的地基结构，在沉降性能、压实度等方面具有良好的表现，因此在土木工程领域得到了广泛应用。然而，在实际工程中，桶基的沉降性能与地基土的力学特性密切相关，因此需要对其进行深入研究。粉土是一种常见的地基土，其力学性质独特，对其沉降行为的研究对于提高桶基的设计、施工水平具有重要的意义。在沉降过程中，地基土的孔隙水会经过渗流作用产生渗透压力，从而对桶基的沉降行为产生显著影响。因此，研究桶基在粉土中负压沉贯过程中的沉降性能及渗透流场变化，对于深入了解桶基沉降行为及其机理，推动桶基技术的发展具有一定的参考价值。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
实验采用直径为30mm、高度为60mm的桶基，粉土为天津市滨海新区某工地出土的现场土样。粉土的物理性质和工程力学参数见表1。
表1粉土的物理性质和力学参数
2.2实验方法
实验采用自制的负压沉贯装置进行。负压沉贯过程中沉降速度、桶基下部土体应力的变化等数据通过传感器实时测量并记录。在实验中，分别设置了不同键头负荷和不同负压条件下的试验组，每个试验组均进行3次试验，在每次试验中，记录数据至桶基沉降至规定深度后停止。
3.实验结果与分析
3.1桶基的沉降行为
图1为桶基在不同负压条件下的沉降曲线。由图可知，在相同键头负荷下，随着负压的增加，桶基的沉降速度逐渐减缓。当负压达到4kPa时，桶基的沉降速度几乎趋于平稳。
3.2渗透流场变化
在负压沉贯过程中，粉土中的孔隙水经过渗流作用产生了较大的渗透压力，从而对桶基的沉降行为产生了显著影响。图2为不同深度处的渗透压力变化曲线。由图可知，随着深度的增加，渗透压力不断增大，且增长速度逐渐加大。
图1桶基在不同负压条件下的沉降曲线
图2不同深度处的渗透压力变化曲线
4.结论与建议
本文通过对桶基在粉土中负压沉贯过程的试验研究，探讨了桶基的沉降性能、粉土的力学特性以及沉降过程中的渗透流场变化等问题。试验结果表明，在负压沉贯过程中，桶基的沉降速度随着负压的增加而逐渐减缓，但由于粉土的膨胀性较好，在撤除负压后仍能够延续较长时间的沉降行为。此外，在沉降过程