基于PIV的沉桩过程珠海软土扰动区时空分布

彭斌; 李佳骏; 何帆; 李智文; 李陆海; 黄伟洪; 林宏杰; 刘建坤

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250112

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于PIV的沉桩过程珠海软土扰动区时空分布

研究论文 | 更新时间：2025-11-25

- 基于PIV的沉桩过程珠海软土扰动区时空分布
- Spatiotemporal distribution of disturbed zones in Zhuhai soft clay during pile installation based on PIV
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第6期页码：111-120
- 作者机构：
  
  1.珠海市规划设计研究院，广东珠海 519001
  2.中山大学土木工程学院，广东珠海 519082
- 作者简介：
  
  彭斌（1979年生），男；研究方向：岩土力学；E-mail：28790766@qq.com；
  李佳骏（2001年生），男；研究方向：岩土力学；E-mail：lijj363@mail2.sysu.edu.cn
  林宏杰（1992年生），男；研究方向：岩土力学；E-mail：linhj33@mail.sysu.edu.cn
  刘建坤（1965年生），男；研究方向：岩土力学；E-mail：liujiank@mail.sysu.edu.cn；
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(NSFC42207188);广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515012116)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250112
  中图分类号： TU447
- 收稿：2025-06-22，
  
  录用：2025-07-12，
  
  网络出版：2025-09-29，
  
  纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
移动端阅览
彭斌,李佳骏,何帆等.基于PIV的沉桩过程珠海软土扰动区时空分布[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):111-120.

PENG Bin,LI Jiajun,HE Fan,et al.Spatiotemporal distribution of disturbed zones in Zhuhai soft clay during pile installation based on PIV[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):111-120.
彭斌,李佳骏,何帆等.基于PIV的沉桩过程珠海软土扰动区时空分布[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):111-120. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250112.

PENG Bin,LI Jiajun,HE Fan,et al.Spatiotemporal distribution of disturbed zones in Zhuhai soft clay during pile installation based on PIV[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):111-120. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250112.

摘要

采用粒子图像测速技术，开展高含水率软土室内模型试验，观察不同状态的软土在沉桩不同深度时桩周土体的水平与竖向位移场发展趋势。结果表明：随着桩中心水平距离增加，桩侧土体水平位移呈明显的空间衰减规律，扰动强度和影响深度都逐渐减弱；软土含水率越高水平和竖向影响区越小，沉桩结束时软塑状态软土水平和竖向影响范围分别为3.9和1.9倍桩径，流塑状态软土水平和竖向影响范围分别为1.8和1.2倍桩径；当软土状态由软塑变为流塑时，贯入深度与水平影响区范围的关系由非线性变为线性；软塑状态软土强度更高，压力响应强烈且集中，流塑状态软土流动性更强，压力响应更加分散。

Abstract

Laboratory model tests on soft soils with high water content were conducted using particle image velocimetry（PIV） to observe the development trends of horizontal and vertical displacement fields of soil around the pile during pile driving at different depths under varying soil states. The results show that： with the increase in horizontal distance from the pile center， the horizontal displacement of soil adjacent to the pile exhibits an obvious spatial attenuation law， and both the disturbance intensity and influence depth weaken gradually；the higher the water content of soft soil， the smaller the horizontal and vertical influence zones；at the end of pile driving， the horizontal and vertical influence ranges of soft plastic soft soil are 3.9 times and 1.9 times the pile diameter， respectively， while those of fluid plastic soft soil are 1.8 times and 1.2 times the pile diameter；when the soft soil state changes from soft plastic to fluid plastic， the relationship between penetration depth and horizontal influence zone range transforms from nonlinear to linear；soft plastic soft soil has higher strength， with intense and concentrated pressure responses， whereas fluid plastic soft soil shows stronger fluidity and more dispersed pressure responses.

关键词

Keywords

references

李逸涛， 2022 . 软土与异形结构面的相互作用特性及抗力计算方法［D］. 上海：同济大学 .

刘汉龙，金辉，丁选明，等， 2012 . 现浇X形混凝土桩沉桩挤土效应现场试验研究［J］. 岩土力学， 33 （ S2 ）： 219 - 223 .

刘振亚，刘建坤，李旭，等， 2018 . PIV技术在非饱和冻土冻胀模型试验中的实现与灰度相关性分析［J］. 岩土工程学报， 40 （ 2 ）： 313 - 320 .

徐建平，周健，许朝阳，等， 2000 . 沉桩挤土效应的模型试验研究［J］. 岩土力学， 21 （ 3 ）： 235 - 238 .

张芳枝，陈晓平，黄国怡， 2003 . 珠江三角洲饱和软粘土的固结特性试验研究［J］. 岩土力学， 24 （ S2 ）： 192 - 194 .

张雪松，屠毓敏，龚晓南，等， 2004 . 软粘土地基中挤土桩沉降时效性分析［J］. 岩石力学与工程学报， 23 （ 19 ）： 3365 - 3369 .

赵春风，杜兴华，赵程，等， 2013 . 中掘预应力管桩挤土效应试验研究［J］. 岩土工程学报， 35 （ 3 ）： 415 - 421 .

ARENSON L U ， SEGO D C ， TAKE W A ， 2007 . Measurement of ice lens growth and soil consolidation during frost penetration using particle image velocimetry（PIV）［C］// The 60th Canadian Geotechnical Conference . Ottawa ： Canadian Geotechnical Society： 2046 - 2053 .

HOSSAIN M S ， HU Y ， FRANDOLPH M F ， et al ， 2005 . Limiting cavity depth for spudcan foundations penetrating clay ［J］. Géotechnique ， 55 （ 9 ）： 679 - 690 .

JAYALATH C ， GALLAGE C ， 2021 . Evaluating the tensile properties of geogrids using the particle image velocimetry technique ［J］. J Mater Civ Eng ， 33 （ 11 ）： 04021328 .

JIANG T ， LIU C ， ZHANG X ， et al ， 2023 . Experimental study on the deformation of sandy soil around multi-helical anchor piles under horizontal load ［J］. Appl Ocean Res ， 139 ： 103721 .

JIANG T ， WANG L ， ZHANG J ， et al ， 2020 . Effect of water content on near-pile silt deformation during pile driving using PIV technology ［J］. Geomech Eng ， 23 （ 2 ）： 139 - 149 .

LI F R ， SUN H C ， WANG Z Y ， 2012 . Mechanism analysis and experimental study of soil-compacting by silent piling［［J］. Appl Mech Mater ， 170/ 171 / 172 / 173 ： 457 - 460 .

SERRIDGE C J ， 2021 . Soft clay engineering and ground improvement ［M］. Boca Raton ： CRC Press .

STANIER S A ， BLABER J ， TAKE W A ， et al ， 2016 . Improved image-based deformation measurement for geotechnical applications ［J］. Can Geotech J ， 53 （ 5 ）： 727 - 739 .

SVEEN J K ， 2004 . Quantitative imaging techniques and their application to wavy flows ［M］. LIU P L F. Advances in coastal and ocean engineering. Great Britain ： World Scientific Publishing Co Pte Ltd .

TAYLOR Z J ， GURKA R ， KOPP G A ， et al ， 2010 . Long-duration time-resolved PIV to study unsteady aerodynamics ［J］. IEEE Trans Instrum Meas ， 9 （ 12 ）： 3262 - 3269 .

THIELICKE W ， STAMHUIS E J ， 2014 . PIVlab-towards user-friendly， affordable and accurate digital particle image velocimetry in MATLAB ［J］. J Open Res Softw ， 2 ： e30 .

WANG M ， LI X ， LIU Z ， et al ， 2020 . Application of PIV technique in model test of frost heave of unsaturated soil ［J］. J Cold Reg Eng ， 34 （ 3 ）： 04020014 .

WHITE D J ， TAKE W A ， BOLTON M ， et al ， 2001 . A deformation measurement system for geotechnical testing based on digital imaging，close-range photogrammetry， and PIV image analysis ［C］// 15th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering . Istanbul，Turky ： 1 - 3 .

WHITE D J ， TAKE W A ， BOLTON M D ， 2003 . Soil deformation measurement using particle image velocimetry（PIV） and photogrammetry ［J］. Geotechnique ， 53 （ 7 ）： 619 - 631 .

YUE X ， XIE Y ， ZHANG H ， et al ， 2020 . Study on geotechnical characteristics of marine soil at Hong Kong-Zhuhai-Macao tunnel ［J］. Mar Geores Geotechnol ， 38 （ 6 ）： 647 - 658 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据