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。     

地铁车辆段软土复合地基水泥搅拌桩施工线路沉降分析

依托宁波市轨道交通5号线经堂庵跟车辆段道路工程,运用ABAQUS有限元软件计算分析地基置换率、桩土应力比、桩长及桩体刚度对3条线路有列车换算土柱荷载作用时的影响,研究软土水泥搅拌桩复合地基地铁线路沉降及其影响因素。得出最低临界置换率和最小桩长,发现桩土应力比和桩体刚度的改变对复合地基沉降量和加固影响深度的作用效果不敏感。     

强夯碎石墩与土相互作用

为了研究碎石墩复合地基的承载机理,运用有限差分软件FLAC3D将碎石墩复合地基与灌注桩基进行了对比分析,指出灌注桩基中桩土应力比明显大于碎石墩复合地基中墩土应力比,且灌注桩基中桩土相互作用的密切程度要明显小于碎石墩复合地基中的墩土相互作用,即灌注桩基中荷载大部分由桩体承担,碎石墩复合地基则表现出更强的墩土共同承担荷载的复合地基的承载模式;此外,通过研究墩体直径对复合地基沉降的影响,发现置换率一定、路堤较高时,墩径越大复合地基沉降越小,可有效减小路堤坡脚外侧的隆起量,提高路堤稳定性。     

高置换率挤密砂桩模型试验与承载力计算方法研究

为了研究高置换率挤密砂桩复合地基加固体系的沉降、破坏机理及承载特性,通过自行研发的可视化模型试验装置,进行了单桩、普通置换率与高置换率挤密砂桩复合地基对比模型试验,获得了高置换率挤密砂桩复合地基的荷载-沉降、桩土应力比、沉降-时间及桩土应力比-时间数据。试验结果分析表明:砂桩单桩与群桩复合地基相比,其承载力低,沉降量大;当置换率达到55%以上时,砂桩复合地基承载力提高幅度较大,沉降及桩土应力比随时间效应显著,表明高置换率下砂桩置换作用较明显,可以充分发挥桩间土的承载特性。根据挤密砂桩的承载特性及国内外相关资料,总结了挤密砂桩承载力的计算方法,并采用70%高置换率挤密砂桩室内模型试验进行验证,对比承载力的各种计算方法,为实际工程设计应用提供参考。     

分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解答

为了进一步完善组合渗流排水桩-不排水桩复合地基固结理论,就分级加载下组合型复合地基的固结理论计算展开研究。以组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基为研究对象,考虑碎石桩固结变形、不同桩体的涂抹效应和附加应力随深度与时间变化等因素,结合软土路基分级填筑的工程状况,运用解析法推导出分级加载下组合渗流碎石桩-CFG桩复合地基固结解析解,并得到任意时刻复合地基的整体平均固结度解答。进一步地,将本文解退化为瞬时加载下附加应力沿深度非均布条件下的解,大大简化了计算公式。运用MATLAB软件对本文解进行编程运算,以不同加载历程、附加应力沿深度分布的3种模式和桩土模量比为基本变量,绘制出相应工况下复合地基的整体平均固结度曲线,然后对计算结果进行参数分析。研究结果表明:采用与工程实际更为接近的分级加载模式,发现不同加载历程对复合地基固结速率的影响较大;分级加载下附加应力沿深度非均布的固结度曲线基本重合,表明考虑应力时效性的应力分布模式对复合地基固结速率影响不大,从而可以将固结度计算公式简化,易于工程应用;但是在不同的CFG桩土模量比下,附加应力沿深度分布模式的不同导致地基的最终沉降结果有较大差异,增大桩土模量比有助于减小复合地基变形量,缩小沉降差异,维持地基稳定。     

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。     

考虑桩顶刺入变形的刚性桩复合地基桩土应力比计算

对荷载作用下刚性桩复合地基的变形特性进行了分析.在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,基于荷载传递法,引入"等沉面"概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,等沉面上、下桩侧负、正摩阻力均沿桩长均匀分布,导得了刚性桩复合地基桩土应力比计算新公式,该公式综合考虑了桩侧正、负摩阻力,桩体上、下刺入变形以及桩径,桩长和土层性质等影响因素.最后应用所得公式对一个群桩复合地基试验的桩土应力比进行了计算,结果表明,当桩侧摩阻力充分发挥时,计算结果和试验结果较为接近.     

高铁站场PHC桩和CFG桩复合地基工程力学特性分析

对高铁站场咽喉区深厚软土大面积堆载预压下复合地基的工程力学与变形特性开展现场试验研究,分析不同位置和深度的超孔隙水压力、沉降变形以及桩土应力等参数随时间和填土高度的变化规律。研究结果表明：1）高铁站场咽喉区复合地基内的超孔隙水压力随着荷载增加而增大,达到峰值后,随时间延长而逐渐消散,其变化略滞后于荷载的变化;超孔隙水压力的最大值出现在下卧层上部,此处附加应力也较大;在下卧层中,随着深度增加,超孔隙水压力逐渐减小。2）高铁站场咽喉区复合地基由路堤中心向外,桩应力、桩间土应力及桩土应力比总体呈减小趋势。在路堤填筑和预压中,站场咽喉区复合地基桩间土应力向桩传递,桩间土应力逐渐减少,桩顶应力逐渐增大,并逐渐趋于稳定。     

地聚合物搅拌桩加固软黄土地基试验研究

基于新疆G577公路项目高含水率软黄土试验土样,采用室内模型试验和数值模拟的方法,进行地聚合物搅拌桩复合地基承载特性的试验研究。结果表明：地聚合物桩体可有效控制复合地基沉降,其沉降随着置换率的增加而逐渐降低;桩间土应力在每级荷载施加的瞬间会显著增加,随后在每级荷载持续的过程中逐渐减小至平稳;而桩顶应力在每级荷载施加的瞬间会略微增加,随后在每级荷载持续的过程中线性增加;桩土应力比n总体呈逐渐减小至平稳的趋势,且最终稳定于7～8;相比置换率,桩长对复合地基沉降影响更大,建议当沉降量较大不能满足设计要求时,宜优先考虑增加桩长。     

刚性基础下筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算模型

桩土应力比是筋箍碎石桩复合地基沉降计算中最重要的参数，但由于其涉及到桩体、土体及筋材三者之间的复杂关系且影响因素众多，目前尚无明确的计算方法。基于此，根据刚性基础下筋箍碎石桩复合地基的受力变形特征，首先通过数值模型研究筋箍碎石桩复合地基桩土应力比与荷载、埋深、筋材刚度以及桩土弹性模量比的关系。根据数值模型揭示的桩土应力比变化规律，提出一个新的桩土应力比计算模型，并依据该模型在假设桩体、土体及筋材应变协调的基础上利用弹塑性分析方法推导刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比的解析公式；基于建立的模型及计算公式探讨桩土应力比与各主要影响因素之间的关系。研究结果表明：该解析公式基于弹塑性理论分析，但也能考虑现场桩土应力比实测值，能够综合反映桩体、土体、筋材、埋深及荷载之间的相互影响作用，并且形式简单，计算方便；刚性基础下筋箍碎石桩桩土应力比在相同荷载水平下随埋深、筋材刚度、面积置换率、桩土弹性模量比及桩体摩擦角的增大而增大，随着荷载水平的增加则会逐渐降低并趋于稳定值；在碎石桩复合地基沉降计算中不宜采取单一的桩土应力比参数，而是应该根据荷载水平以及计算深度分层选取合适的桩土应力比作为计算参数。     

饱和尾矿砂地基非线性沉降计算

采用双曲线法对载荷试验曲线进行拟合,建立应力与原状土的切线模量关系的切线模量方程,确定不同荷载下不同深度处的原状土切线模量,分别引入附加应力修正系数和破坏比系数,采用2种不同的沉降计算方法对饱和尾矿砂地基桩间土的沉降进行计算,并对计算结果与实测沉降结果对比分析。认为,2种方法均反映了地基非线性变形特征,考虑附加应力修正系数的沉降计算方法偏于安全,对饱和尾矿砂地基附加应力修正系数β取0.9较为合理,为相同类型饱和尾矿砂地基桩间土的沉降计算提供参考。     

路堤荷载下CFG桩复合地基加固区沉降计算

在前人研究的基础上,通过对现有位移模式的改进,建立了考虑桩土相对滑移因素的CFG桩复合地基位移模式。通过对桩身及桩间土体的应力分析,联立相应的边界条件,进而得到了路堤荷载下CFG桩复合地基加固区沉降计算方法。最后,以某实际工程当中的复合地基为例,计算得到路堤荷载作用下该复合地基加固区沉降量,经对比分析表明：本文计算方法合理可靠,可以为实际工程提供参考。     

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。     

桩承式水平加筋复合地基承载性能及影响因素研究

桩承式水平加筋复合地基是“水平向增强体 竖直向增强体”的联合复合地基。通过分析其变形特点,对水平向增强体变形假定由曲线推广到曲面,引入W inkler地基模型并根据以沉降控制设计的思想,基于桩间单元的受力平衡条件,推导出上部荷载作用下桩承式水平加筋复合地基承载力和桩土应力比计算公式;结合算例,分析了桩间距(置换率)、工后沉降量、地基反力系数等因素对承载力及桩土应力比的影响。     

疏桩补偿软土地基附加应力场分析与应用

疏桩补偿软土地基中荷载传递规律复杂,地基土的附加应力场计算十分重要。文章考虑高速公路路基基底荷载作用效应的特点,采用弹性力学中Geddes解与Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩补偿软土地基的附加应力场。计算表明,疏桩设置后的桩体应力集中效应,以及与之相关的基体应力扩散效应十分显著。根据桩端地基附加应力扩散效应明显减弱分布特征,建议软土地基中疏桩进入下卧良好土层的深度不少于十分之一桩长。根据该文的附加应力场计算方法,采用地基土压缩量累计沉降计算方法,分析了疏桩补偿软土地基的总沉降,为疏桩补偿软土地基沉降计算提供参考。     

水泥搅拌桩复合地基桩土应力比现场试验研究

通过对水泥搅拌桩复合地基现场试验所得的数据，分析了复合地基中桩土应力比随荷载、桩距的变化关系及固结时间对桩土应力的影响。试验结果表明，桩土应力比n不是一个常数，桩距越大n越大，随着荷载的增大，桩土应力比逐渐增加，在加载到一定程度后，n长速率有减小趋势，并随固结时间的增长略有波动，但总的增幅较小。     

深厚软土中水泥土长短桩复合地基承载特性试验

通过水泥土长短桩复合地基承载特性试验,实测长桩、短桩和桩间土顶面应力,探讨了采用水泥土长短桩方法对深厚软土进行处理时,复合地基桩土应力比及其变化规律.研究表明:水泥土长短桩复合地基荷载试验曲线同单一桩型复合地基一样均为缓变型;长桩和短桩桩土应力比均表现为先增大,后减小,再趋于稳定的趋势,并在临界荷载前后,复合地基主次桩顺序发生变化.根据试验结果,得到了考虑荷载水平的水泥土长短桩复合地基承载力计算公式,且计算结果同实测结果十分接近.     

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。     

桩帽连梁支撑式路堤土拱机理数值分析

上覆硬壳层缺失的深厚软土地基中基桩由于侧向约束薄弱和受压杆稳定影响存在失稳风险。桩帽连梁结构增加了地基承载力和稳定性,已逐步应用于实际工程中,但目前对于桩帽连梁支撑式路堤荷载传递机理和土拱效应相关的研究较少。通过ABAQUS大型有限元计算软件建立不同填土高度下桩帽连梁支撑式路堤三维简化模型,对桩帽连梁支撑式路堤的沉降变形特性、应力分布规律以及荷载传递机理等进行分析。结果表明,高填路堤桩帽顶、地梁顶以及桩间土顶之间的填土均存在差异沉降,桩间土与桩帽地梁之间以及地梁与桩帽之间均会形成土拱,最终填土荷载主要由桩帽承担。路堤填土竖向应力沿深度存在峰值点,峰值点以上的路堤应力分布与填土自重规律基本一致,峰值点以下的路堤应力沿深度递减,且峰值点高度略低于实际的等沉面高度。