4　考慮下沉擠土效應(yīng)的筒式基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算

4.1　筒體下沉超靜孔隙水壓力

筒體下沉擠土，使土體產(chǎn)生變形，同時引起土體內(nèi)孔隙水壓力變化，根據(jù)Skempton孔壓公式[21]得

式中　Δu——超孔隙水壓力；

A、B——孔隙水壓力系數(shù)，對于飽和軟黏土，B=1。

將式（4a）、式（4b）代入上式[對于內(nèi)側(cè)筒壁，采用式（13b）、式（13c）]，可得筒體附近彈性、塑性區(qū)域范圍內(nèi)土體超孔隙水壓力：

式中　Δue、Δup——土體彈性區(qū)域、塑性區(qū)域內(nèi)超靜孔隙水壓力。

根據(jù)文獻[20]，筒體底部采用球形擴張模式，筒體底部彈塑性區(qū)域內(nèi)的超靜孔隙水壓力分別為

4.2　固結(jié)后土體孔隙比的變化

筒體下沉完，筒體周圍土體超靜孔隙水壓力消散du，相應(yīng)有效應(yīng)力增加dσz，土體體積變化[22]：

由上式可得超靜孔隙水壓力消散完之后，土體孔隙比變化[23]：

4.3　固結(jié)后土體強度指標的變化

土體超靜孔隙水壓力消散完之后，土體發(fā)生再固結(jié)，同時土體強度指標發(fā)生變化。文獻[24，25]通過試驗表明，飽和軟黏土的黏聚力、內(nèi)摩擦角隨含水率變化降低而近似線性增長，而含水率與孔隙比有以下關(guān)系：

式中　ρw、ρs——水、土顆粒密度。

含水率與孔隙比之間是線性關(guān)系，因此，土體強度指標c、φ與孔隙比之間也呈反比關(guān)系：

式中　cq、φq——固結(jié)完以后土體黏聚力與內(nèi)摩擦角；

ηc、ηφ與ac、aφ——試驗常數(shù)。

當e=e0時，c'=c、φ'=φ。

下沉以后，筒體附近土體發(fā)生不同程度的擠土效應(yīng)，隨著遠離筒壁，擠土效應(yīng)逐漸減弱。因此，在土體超靜孔隙水壓力完全消散以后，各處土體的強度指標變化并不一樣。為了便于計算分析，取一等效孔隙比進行分析，及在擠土效應(yīng)影響范圍內(nèi)，將土體孔隙比取一均值：

土體相應(yīng)等效強度指標為

土體固結(jié)完成后，單位體積內(nèi)土體的等效重度為

對于筒內(nèi)、外單位面積上土體與筒壁之間的摩擦力f可以通過摩擦試驗確定，即選用實際條件下的土體、筒壁混凝土材料做摩擦試驗，土體上施加于實際條件下相同的圍壓，法向壓力，然后測得土體與混凝土板之間的摩擦力。然后，根據(jù)計算所得擠土效應(yīng)下筒壁土壓力，進而計算單位面積的摩擦力f。

4.4　筒體穩(wěn)定性計算

由式（25）～式（38）可計算由土體再固結(jié)后的黏聚力、內(nèi)摩擦角及容重，將新的參數(shù)代入式（18）～式（24）可計算考慮擠土效應(yīng)影響的沉入式筒式基礎(chǔ)穩(wěn)定性。