基于双曲线切线模量法的饱和尾矿砂单桩沉降计算

提出一种以地基非线性沉降计算的双曲线切线模量法为基础,结合荷载传递法的单桩沉降计算模型,将单桩沉降计算分解为桩底土体变形和桩身弹性压缩两部分。采用双曲线切线模量法对桩底土变形进行计算，相应参数由原位试验得到，能较好地反映原状土特性又能合理考虑其单桩的非线性沉降。利用此计算模型对饱和尾矿砂地基单桩的非线性沉降进行计算，结果表明:计算结果与实测结果较为接近，可为相同类型饱和尾矿砂地基单桩的沉降计算提供参考。     

挤密砂桩复合地基的固结沉降计算研究

挤密砂桩复合地基由于挤密效应沿径向分布是不均匀的,因此桩土应力比分布也是不均匀的,但在常规计算中,一般不考虑挤密效应不均匀性对桩土应力比的影响,这一点不符合实际情况。该文引入挤密效应系数作为修正参数,以桩间土为研究对象,采用常规复合模量法再结合分级加载固结沉降计算方法建立一种改进的挤密砂桩分级加载固结沉降计算方法。结合越南海防-河内高速公路路基在土拱效应作用下实际桩土应力比的监测与路堤实际沉降观测结果,反算桩间土的实际挤密效应修正系数。结果显示:桩间土的挤密效应修正系数对固结沉降预测有很大影响,修正后的工后沉降预测计算结果更加准确,可以大大提高施工控制的质量。     

桩间土荷载引起的附加应力计算模式及影响因素研究

复合地基沉降计算的关键是确定复合地基内部应力场分布。但目前各种计算模式中往往假定桩间土荷载覆盖于整个复合地基上,与实际中桩间土荷载仅覆盖于桩间土上这种差异导致计算结果较实际偏大。笔者基于Boussinesq解修正了桩间土荷载引起的附加应力计算模式,并研究了深度、置换率、桩径等因素对两种计算模式的影响规律:两种模式计算的附加应力差距沿深度逐渐增加,在2～7倍桩径深度处达到最大值,而后沿深度又略有缩小,并趋于稳定值;置换率越大,差距越大,而桩径基本无影响。     

弥勒非低矮路基超固结膨胀土地基沉降特征

为研究非低矮路基下超固结原状膨胀土地基沉降特征,针对弥勒超固结膨胀土地区路基下地基的物理力学特性与沉降变形特征,开展了一系列原状膨胀土分级连续加载K₀固结试验以及现场路基填筑试验,并长期监测路基下地表沉降与路基下地基分层沉降。对比分析天然地基与CFG桩加固地基的沉降特征,地基中的超固结土与正常固结土的分界面深度随路基荷载增大的变化规律及其对地基沉降量的影响。分别采用正常固结法和超固结法计算地基沉降量,并与实测结果进行对比分析,对沉降计算方法进行了深入讨论。研究结果表明：CFG桩加固处理深度应超过超固结土层分布深度,否则与天然地基相比,控制沉降的效果并不明显;超固结沉降计算方法的计算精度明显高于目前设计常用的正常固结沉降计算方法（超固结计算方法的修正系数为0.531,正常固结计算方法的修正系数为0.351）,超固结算法-正常固结算法修正系数比随土层深度递减的趋势可用于反映超固结土层的加固处理情况;在路基工程设计中,对于路基荷载下的超固结膨胀土地基,建议采用超固结法沉降计算方法进行沉降分析;在地基加固处理时也应充分利用原状膨胀土的超固结特性,从而在该类地基加固设计中有效降低工程成本。     

复合地基沉降计算中复合模量的探讨

复合模量作为复合地基沉降计算的一个重要参数指标被广泛运用,其值采用桩和桩间土压缩模量的加权平均法来计算。通过复合地基单桩的三维有限元模拟结果、相关理论以及工程实例,指明了加权平均法的不合理之处;并对复合模量的正确应用问题进行了探讨:利用复合模量提高系数计算复合模量或者采用平板载荷试验的变形模量代替复合地基的复合模量,这两种方法与实际结果具有较高的相符度,并且简便易行。     

刚性桩复合地基桩土应力比的时效分析及计算方法

为了研究考虑时效的刚性桩复合地基桩土应力比计算方法,首先对桩体承载力和桩间土排水固结理论进行分析,假设桩间土体为均质材料,且考虑土体沉降时忽略桩体的存在,考虑到刚性桩复合地基仅在竖向排水固结,采用太沙基一维固结理论,开展了对桩体应力和桩间土应力时效性的研究。选取单根桩和其四周加固区的土体作为一个计算单元体进行分析,基于荷载传递法,得到计算单元体各组成部分的沉降变形关系,从而推导出刚性桩复合地基中各个构成部位之间的变形关系表达式。之后将桩侧摩阻力分布曲线进行合理简化,得到桩体应力和土体应力随深度变化的表达式,再联合之前得到的变形协调方程,可解得桩顶部位桩体应力和桩间土应力,引入考虑时效性的桩土应力比修正系数,从而推得考虑时间效应后的桩土应力比计算式。最后在某工程中使用该方法对其进行了计算分析,得到不同地质条件下桩土应力比随时间变化的关系曲线。研究结果表明：刚性桩复合地基中桩土应力比具有较为显著的时效特性,在实际计算中不能忽视,桩土应力比时效特性表现为随时间的推移而增大,当桩间土地基压缩模量减小时桩土应力比增大,桩土应力比出现峰值时,刚性桩受力最不利,设计中应加以考虑,随后桩土应力比有所减小,最后趋于稳定。     

修正割线模量法在沉降计算中的应用

为准确计算地基的沉降量,在总结已有研究成果的基础上,提出一种基于原状土的修正割线模量法。通过对传统割线模量法的理论进行修正,提出修正系数α概念,该系数的大小取决于土体初始割线模量和其自身受到自重应力的大小,且对于单一均质地基,该系数呈现逐渐减小的趋势。最后依据实际工程,应用分层总和法确定地基的沉降量。经曲线、割线模量法和修正割线模量法的计算结果与实际观测结果比较分析,表明修正割线模量法所得结果与实际观测值更为接近,验证了该方法的可靠性。     

柔性基础下减沉复合疏桩沉降性能研究

采用减沉复合疏桩进行软基处理能充分发挥桩间土体的承载力,有效控制工后沉降的同时节约了软基处理成本。预应力管桩作为一种常用的减沉复合疏桩,大量应用于目前高速公路桥头软基处理中。其沉降计算多采用复合模量法,无法准确反映路堤荷载下该桩型的承载机理,计算值与实测值存在较大差别。基于Mindlin应力解,得出了环形桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法;得出了沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向附加应力系数的数值计算方法。在此基础上建立了考虑桩身压缩量和实际截面形状的预应力管桩单桩沉降计算方法,进而建立了路堤荷载下预应力管桩复合地基的沉降计算方法。通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

水泥搅拌桩在软土地基中的沉降分析

在复合地基工后沉降计算中,加固区域采用复合模量法;而下卧层则采用应力扩散法计算层顶附加应力,再用分层总和法计算沉降。同时利用计算结果分析路基工后沉降与桩长和压缩模量的关系。通过水泥搅拌桩软土地基的沉降和承载力计算,验证水泥搅拌桩处理软土地基的正确性、合理性。     

复合地基在地震作用下附加沉降的研究

通过有限元程序ANSYS建立模型,研究了无边载复合地基、有边载复合地基在地震作用下的附加沉降,结果表明,采用复合地基技术,对减少附加沉降有很好的效果。由对群桩复合地基不同桩位特点进行分析得知,群桩复合地基中桩附加沉降大于边桩、角桩,提出了附加沉降系数的概念及计算式。引入边载作用下复合地基附加沉降修正系数的概念,有边载复合地基抗震陷能力优于无边载复合地基。     

褥垫层参数对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

为研究褥垫层物理参数对CFG桩复合地基承载特性的影响,采用Midas/GTS建立了某工程CFG桩复合地基有限元模型,分析了不同工况下的地基沉降量和桩土应力比。研究结果表明,随着上部荷载的增大,地基沉降量和桩身应力比也呈增大的趋势,褥垫层能降低地基沉降量。垫层厚度越大,地基沉降量越小,桩土应力比越大;垫层模量越大,地基沉降量越小,桩土应力比越大。选择合理的褥垫层参数有利于调节桩土荷载分担比例,充分发挥地基承载性能。考虑经济效益和安全性能范围内,该工程褥垫层厚度宜取值为400 mm,模量宜取值70 MPa,实际工程的合理设计具有指导作用。     

水泥土搅拌桩在高速公路桥头段的应用

对桥头跳车产生的原因,使用水泥土搅拌桩对江苏济徐高速公路某桥头段地基进行加固,并通过现场试验分析了水泥土搅拌桩的桩身质量、复合地基桩土应力和地表沉降特性,结果表明:由于水泥土搅拌桩刚度远大于天然地基,在路堤荷载下地表桩间土的沉降大于桩顶沉降,这种桩土差异沉降导致路堤荷载通过土拱作用向桩顶转移,减小了桩间土的附加应力,进而减小桥头段地基总沉降和工后沉降,可以减轻或消除桥头跳车现象。     

饱和黄土地区CFG桩复合地基承载特性有限元分析

以西部管道工程兰州原油末站为工程背景，运用ANSYS有限元软件分别研究了不同荷载、褥垫层厚度、桩体模量及桩径对饱和黄土地区中CFG桩复合地基沉降的影响。结果表明:沉降随着荷载的增加而增大，桩间土荷载分担比随着荷载的增加逐渐减小，而桩荷载分担比逐渐增大；承台的沉降随褥垫层厚度增加略有增加，桩顶沉降却略有减小，且当褥垫层厚度相同时，桩土应力比随着荷载的增加而增大，在相同荷载下，桩土应力比随着褥垫层厚度的增加而减小，沉降与桩体模量的变化关系类似于玻尔兹曼函数；沉降随桩径的增大而减小。     

高速铁路深厚土层地基处理技术与沉降计算

高速铁路对工后沉降要求严格,无碴轨道对桥路、隧路过渡段差异沉降限为5 mm,一般路基地段工后沉降限为15 mm.因此,我国不少在建客运专线需要采取措施对地基进行处理,以有效控制地基沉降.在深厚土层地基上修筑无碴轨道,现行地基处理措施主要为CFG桩、预应力混凝土管桩及路基桩板结构.文中分析了各种复合地基承载力及沉降的计算方法.提出当应用CFG桩和预应力管桩处理深厚土层地基时,结合采用筏板结构,更能发挥CFG桩和预应力管桩的承载力和有效控制沉降;深厚土层地基处理后计算沉降应进行修正,其修正系数:CFG桩地基处理复合模量法为0.2左右,管桩地基处理桩基法为0.2～0.4.     

水泥土搅拌桩复合地基固结机理室内模型试验

为了揭示水泥土搅拌桩复合地基的固结特性,进行了端承型水泥土搅拌桩复合地基和悬浮型水泥土搅拌桩复合地基加固软土地基的室内模型试验。通过监测荷载作用下复合地基桩顶和桩间土沉降、桩顶和桩间土应力及软土中不同位置处的超静孔隙水压力,分析了2种复合地基的桩土应力比、桩体荷载分担比、超静孔隙水压力消散等变化规律的差异性。研究结果表明:端承型搅拌桩较悬浮型搅拌桩可以明显减少复合地基的总沉降量与工后沉降;由于桩土刚度差异导致的桩土差异沉降引起了桩间土承担的荷载向桩体转移,桩间土承担的附加应力减少,桩土应力比增大,桩体荷载分担比增加,进而加速搅拌桩复合地基的固结;端承型水泥土搅拌桩复合地基较悬浮型水泥土搅拌桩复合地基的桩土差异沉降大,桩间土荷载转移现象更加显著,固结速率也更快;水泥土桩在复合地基中的排水通道作用并不显著,但因其模量较桩间土大,因此可以在一定程度上加速复合地基固结。     

粉喷桩处理淤泥质土及饱和黄土地基的应用研究

针对粉喷桩法在不同地区的软弱地基处理中的应用情况,文中选择两种典型土体———沿海地区淤泥质土和西北地区饱和黄土,通过有限元分析及现场实测,比较在不同的软弱地基中采用粉喷桩处理后形成的复合地基的受力特性。计算与实测结果均表明:支承式复合地基的桩土应力比大于悬浮式复合地基的桩土应力比;在相同置换率及荷载水平下,粉喷桩处理饱和黄土地基所得桩土应力比大于处理沿海地区淤泥质土所得的桩土应力比;柔性基础下复合地基的破坏模式应为桩间土体先破坏,继而引起整个复合地基的破坏,这正是柔性基础下复合地基与刚性基础下复合地基的不同之处。     

粉喷桩处理高速公路软土地基地基内附加应力及沉降计算分析

考虑高速公路路基承受柔性荷载的特点，采用弹性力学中Mindlin解与Boussinesq解联合求解柔性荷载下粉喷桩复合地基中及复合地基下卧层土中应力及沉降。计算表明由于桩的作用，加固区的附加应力大大减少，而下卧层的附加应力有所增加，从而导致下卧层的沉降增大。将此方法计算沉降与工程中常用计算方法及实测结果比较，Mindlin解与Boussinesq解联合求解法与实测能较好吻合。     

水泥土搅拌桩复合地基几个参数的探讨

本文结合现有水泥土桩复合地基试验资料，分析了影响复合地基应力和变形计算的几个参数，如桩土应力比、应力集中系数、复合模量等，得出了一些结论，并提出了一种计算水泥土桩复合地基载荷试验有效深度的方法。     

桩承加筋垫层复合地基桩土应力比分析

对带桩帽的桩承式复合地基水平加筋垫层进行受力变形分析,得出加筋体的挠曲变形量及筋材拉应力。在此基础上,视复合地基中竖向桩体和桩间土体为线弹性体,由静力平衡及变形协调条件,同时考虑筋材拉应力的作用,得到水平加筋垫层上下桩土应力比的计算方法。该方法能反映桩土间的差异沉降量、水平向加筋体抗力作用、桩间距、桩帽直径等因素对桩土应力比的影响。最后,采用该方法对某一现场试验结果进行分析,理论值与实测值吻合较好。水平加筋垫层的存在使复合地基桩土应力比增大,地基承载力提高,用文中方法计算桩承加筋垫层复合地基桩土应力比是可行的。     

路基荷载下地基非线性沉降计算

准确合理地确定地基变形参数是路基沉降分析中尚未很好解决的问题,结合压板载荷试验结果和地基应力水平研究了土质路基荷载下地基土体切线模量的分布特征,在路基中心和路肩下切线模量沿深度呈递增变化,在坡脚下切线模量沿深度呈弓形分布,同一深度土体的切线模量沿路基横向均呈倒Z形分布。由分层总和法对中等压缩性土进行非线性沉降分析,结果表明,切线模量法的沉降计算精度远高于压缩模量法。