基 于 修 正 剑 桥 模 型 的 挤 密 桩 挤 土 效 应 分 析 1 引 言挤土效应是常常会遇到的工程问题，在地基处理过程中，可以利用挤土效应挤密土体，改善土体工程性质。在预制桩成桩过程中，挤土效应可能造成邻桩上浮断桩、周围建筑物破坏等工程事故。目前国内外对于挤土桩挤土效应的分析，以圆孔扩张理论应用最为广泛，其解析解大都是基于Mohr—Coulomb准则推导出的，Mohr—Coulomb 准则将土体视为理想弹塑性体，即土体在受力过程中无压硬现象其破坏完全由剪切引起屈服准则等同于破坏准则，同时，Mohr—Coulomb准则未考虑中主应力对屈服和破坏的影响，而实验证明：中主应力对土体的屈服和破坏有一定的影响。多数土体属于加工硬化土体，对于这种土体而言，屈服与破坏是不同的，相比 图 1 球 形 孔 扩 张 模 型Mohr—Coulomb 准则，剑桥模型更适应这种要求，它考虑了土体在球应力作用下的塑性屈服。实际上，在成孔过程中，挤土作用主要发生在孔底一定范围内，而在其以上无扩孔作用，只产生管壁与侧土之间的摩擦力。相对而言，这种摩擦力对土变形的影响要小得多，为便于理论分析，视成孔过程为向下运动的球形扩张过程在模拟桩的贯入过程时 可认为桩体是由桩尖在一系列点位球形孔扩张至一等效直径而形成的连续体。根据桩周土体随桩径的变化情况，可将桩周土体分为三个区域，依次为流动破坏区塑性变形区、弹性变形区，如图1 所示。土体扩张前，土孔的初始半径为 ；扩张后最终半径为。塑性区与破坏区交界面半径为； 弹塑性区交界面半径为；孔内压力最终值为，在半径以外的土体仍然处于弹性状态。2 理论分析在扩张过程中，土体中任意一点处的应力将发生变化，但满足如下平衡方程： (1) 土中某点处径向初始应力为，径向应力增量定义为；同理定义为。初始应变和位移为零，因此应变增量和位移增量分别等于和。根据弹性理论，考虑到土体中初始应力的弹性区解答为： (2) (3) (4)在极限平衡条件下，土体应力应同时满足平 实际沉桩过程中，土体的初始半径为 0，但用弹塑性理论分析时，初始半径必须为非零值，以避开在处应力应变为无穷大。衡方程(1)式和剑桥模型破坏条件，将破坏条件代入(1) 式，得： (5)此式为一阶线性齐次微分方程，分离变量，得： (6) 将边界条件代入(6)式，得： (7) 从上式可知，球孔扩张过程中，塑性区中应力随着半径的增大而减小。但在分析中，内压力最终值仍然是未知值。可利用这...
