施工扰动的理论研究

3　施工扰动的理论研究

对水泥搅拌桩的施工扰动效应进行理论研究的主要方法是借助分析静压桩挤土效应的圆孔扩张理论。圆孔扩张理论最初用于金属成型问题，后来被推广到沉桩引起的土体扰动分析^{［10，11］}。Randolph等用圆柱扩张法模拟沉桩过程，求出了沉桩后桩周土体的有效应力和孔隙水压力^［12］。Sagaseta应用圆孔扩张法模拟了沉桩过程并推导出地面隆起量的计算表达式。Chow和Teh利用圆孔扩张法求出了桩周土体的位移场^［13］。

图1　搅拌桩施工扰动的圆孔扩张模型

在搅拌桩施工过程中，土体一方面受到注浆压力的作用，另一方面受到搅拌机叶片旋转产生的剪切作用。对此，Shen S L采用受剪的圆孔扩张理论进行分析^［7］。假设土体为各向同性、均匀的理想弹塑性体，符合摩尔－库仑准则。当土体饱和时，塑性区内距搅拌桩中心r处土体的超孔隙水压力为：）

式中，Δ为注浆压力增量；c_u为土体不排水剪切强度；R_c为搅拌桩直径；B_rl、B_rt为相关系数；α_f为破坏时的Henkel系数，与Skempton系数A_f的关系为α_f＝0.707（3A_f－1）。

弹性区土体的超孔隙水压力为

这里，α为特定应力水平下的Henkel孔压系数，一般的α＜α_f。

Shen S L关于孔隙水压力的解答是建立在平面轴对称模型的基础上，且没有考虑土体初始应力随深度的变化以及静水压力的作用。

对于搅拌桩施工引起的桩周土体的劈裂，Shen S L认为由于剪切力的存在，土体劈裂破坏的准则即可以通过受拉劈裂破坏条件（TFM）确定，也可以通过受剪劈裂破坏条件（SFM）确定^［7］。

黄院雄利用Sagaseta的源－汇理论，考虑搅拌桩施工的挤土效应，得到单根搅拌桩施工时引起的土体中某点的水平位移和竖直位移计算式^［14］。