土工格栅包裹碎石桩力学特性数值模拟分析

为了研究加筋包裹碎石桩中土工格栅和碎石的力学参数对桩体承载性能的影响程度,基于室内试验建立ABAQUS三维有限元计算模型,分析碎石内摩擦角、碎石弹性模量和土工格栅弹性模量对桩体承载力、桩身侧向变形和桩土应力比的影响,探讨分析了3个参数提高桩体承载性能的作用机理。结果表明:碎石内摩擦角对加筋包裹碎石桩的桩体承载力的敏感度最高,碎石弹性模量对桩土应力比的敏感度最高,土工格栅弹性模量对桩身最大侧向变形的敏感度最高;碎石内摩擦角、土工格栅弹性模量、碎石弹性模量对于桩体承载性能的影响分别主要表现为提高桩体承载力、减小桩身侧向变形,以及提高桩土应力比、增强桩身荷载传递性能。     

碎石桩加固软土地基路堤变形与稳定性分析

碎石桩通常被用于软土地基路堤的加固,且在路堤下采用加固层会使得总应力进一步转移到碎石桩上,从而减小基础底部土体的总变形。采用PLAXIS二维有限元程序,研究了软土地基上碎石桩和土工合成材料对路堤变形和稳定性的影响。通过单元-平面应变转换方法将碎石桩转换为等效墙,再结合综合参数分析,研究了不同临界参数对路堤性能的影响。结果表明:在路堤下铺设高刚度土工格栅时,碎石桩加固软土地基路堤后总变形显著减小;碎石桩长度对路堤总变形的影响最大,将碎石桩长度从0.25 H(H为软黏土厚度)增加到0.75 H可使路堤的竖向和水平变形分别减小约2倍和5倍。此外,高刚度基底土工格栅的采用使路堤的稳定性显著提高,施工完成时安全系数从1.25增加到1.9左右。     

土工袋装砂石桩复合路基的理论研究和数值模拟分析

针对土工袋装砂石桩复合路基,通过有限元分析方法研究了路堤长期堆载下袋体包裹长度、土工袋刚度以及置换率对复合路基的性状影响。数值计算结果表明:与普通砂石桩相比,袋装砂石桩复合路基的桩土应力比显著提高,土体沉降变形明显减少,桩身鼓胀变形得到有效限制;在一定范围内增加袋体刚度能有效提升复合路基承载性能;荷载较小时,增加袋体包裹长度对桩土应力比及沉降的影响并不明显,随着路堤高度增加,需全长包裹以减少桩体沉降;增大置换率一方面有利于减少桩体沉降,而另一方面将减少桩体的有效利用率。基于单元体模型,推导了袋装砂石桩的变形和应力的弹性解析解,并通过有限元分析方法对理论解进行验证,得到较好的吻合度。     

土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基相似模型试验

为深入研究土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一新型多元复合地基加固体系的承载力和沉降变形机理,应用量纲分析法推导了土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基模型试验的相似准则,根据相似理论设计和完成了3组具有可比性的模型试验,获得大量荷载-沉降、桩土应力比和应力分布数据。试验结果分析表明:在土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一水平向-竖向多元复合地基共同作用的加固体系中,结合了土工格室碎石垫层的水平向增强体作用和碎石桩的竖向增强体作用;土工格室碎石垫层和碎石桩复合地基相互作用,共同工作构成的荷载传递和支撑体系是其提高承载力,减少沉降和差异沉降的主要机理。     

土工格室+碎石桩复合地基承载机理及其试验研究

首先利用相似理论的方法,设计完成了单纯软基、土工格室垫层加固软基、土工格室 碎石桩复合地基室内3组对比模型试验。在此基础上,根据荷载-沉降曲线、桩土应力比以及孔隙水压力的试验数据对比,系统分析了土工格室 碎石桩复合地基的承载性状及作用机理,最后结合土工格室的受力特点,提出该类复合地基承载力计算公式。     

土工格室＋碎石桩复合地基桩土应力比分析

在对土工格室+碎石桩复合地基结构组成分析的基础上,深入剖析了土工格室+碎石桩复合地基的作用机理,并对该类复合地基桩土应力比的变化规律进行了探讨,对传统复合地基桩土应力比计算公式进行修正,导得了考虑土工格室加筋垫层作用和时间效应的桩土应力比计算公式.文末以某工程实例对本文计算方法进行了验证,并给出了相关影响因素分析.结果表明,本文桩土应力比计算方法可有效考虑土工格室+碎石桩复合地基的受力特点和固结特性,方便工程应用.     

长短桩复合地基承载性能分析

桩与土的空间作用效应,使长短桩复合地基承载性能与单桩承载性能之间存在显著差异。通过现场静载试验和三维数值计算,对长短桩复合地基承载性能进行了研究分析。结果表明:长短桩复合地基静载试验中,3.5 m管桩的桩土应力比在2到3之间,而5.5 m管桩的桩土应力比在6到8之间;随着桩数的增加,四桩复合地基变形沉降值要大于等同条件下单桩复合地基的变形沉降值;长短桩群桩效应系数为0.616,长短桩复合地基可以弱化群桩效应;随着桩数和桩长的增加,桩土应力比随之增大。受刚性基础下的影响,复合地基中长桩的桩土应力比相对较大,降低了桩间土体受到的荷载值,从而使复合地基整体变形沉降值较小。研究成果可以为相关工程技术人员提供参考。     

波纹塑料套管煤矸石CFG桩复合路基承载试验

CFG桩身外侧套上内径合适的波纹塑料套管形成统一整体,能较好改善耐久性和表面受力特性,采用理想弹塑性荷载传递函数,提出了一种竖向受荷桩顶荷载与位移比计算方法。在此基础上,依托某矿区周边CFG桩工程,按照相似理论设计完成天然路基、煤矸石CFG桩复合路基、波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基、土工格栅+波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基4组模型试验,得到复合路基在加载过程中的沉降、桩土应力比、土工格栅拉应变等变化规律,初步探讨波纹塑料套管和土工格栅对CFG桩复合路基受力特点和变形规律的影响。研究结果表明：波纹塑料套管包裹桩身,能提高复合路基承载能力,降低桩土应力比和桩土荷载分担比,其中桩土应力比峰值降低29.5%,桩土身荷载分担比峰值降低7.8%,桩端阻力比与荷载呈负相关,且荷载越高,相关程度越显著;土工格栅作用于碎石垫层,桩土应力比提升幅度为10.7%～23.5%,桩土荷载分担比提升幅度为2.9%～8.4%,路基整体沉降、桩端阻力比进一步降低;随着荷载不断增加,土工格栅拉应变提升幅度越来越快,其中桩顶土工格栅拉应变最大,四桩区域中心最小,验证了土工格栅的张拉膜效应。     

土工织物包裹碎石桩力学特性的数值模拟研究

不同于普通碎石桩,土工织物包裹碎石桩受力变形过程因涉及到碎石与织物之间的相互作用而变得更为复杂。为研究包裹碎石桩强度及变形等力学特性,采用数值方法模拟土工织物包裹碎石桩的单轴与三轴压缩试验。通过对比试验数据验证数值模型的合理性,并在此基础上,分析土工织物模量、抗拉强度和围压对包裹碎石桩力学特性的影响,揭示包裹碎石桩体变形承载及破坏机制。结果表明：包裹碎石桩体在加载早期即已进入屈服状态,当织物发生拉伸破裂后包裹碎石桩体强度随即从峰值强度迅速下降;包裹碎石桩模量随土工织物模量呈线性增长,碎石相对密实度越高其模量增长幅度也越高;包裹碎石桩单轴抗压强度随土工织物抗拉强度线性增长,增长幅度与碎石相对密实度无关;在三轴压缩状态下得到的表观黏聚力随土工织物抗拉强度线性增加,与碎石相对密实度无关;土工织物抗拉强度对包裹碎石桩体的摩擦角几乎没有影响,其对包裹碎石桩体强度的提升主要以增加表观黏聚力的形式体现;围压和土工织物对碎石桩体约束作用发挥的先后顺序将改变包裹碎石桩三轴压缩状态下的应力-应变曲线形态;数值模型无法反映碎石颗粒对包裹织物带来的刺入及磨损,因此在土工织物包裹碎石桩数值模拟中必须对织物抗拉强度进行一定程度折减,否则数值模拟结果将极大高估其抗压强度。     

柔性基础下复合地基桩土应力比试验研究

桩土应力比是决定复合地基受力和变形性能的重要参数。通过现场试验,获得了柔性基础下刚性桩复合地基桩顶、桩间土及桩土应力比随荷载的变化规律。试验研究表明:柔性基础下桩土应力比在加荷初期较大,随荷载增加呈波浪形变化,而后又逐渐提高。这和刚性基础下桩土应力比随荷载增加先增大后减小的变化趋势完全不同。     

土工格室+碎石桩复合地基承载机理及承载力计算方法探讨

针对土工格室+碎石桩复合地基这一新型地基处理方式,首先,全面分析了其独特的承载机理,在此基础上,着重对其承载力计算进行了研究.将该结构分为上下两部分分别考虑,对于底层的碎石桩复合地基,引进圆孔扩张理论,导出了桩体与土体承载过程中的应力应变计算公式,并充分考虑碎石桩与桩间土的相互作用及布桩方式影响,得到其承载力计算方法;而后结合土工格室的受力特点,提出格室垫层承载力计算公式.最后,通过算例,验证了文中计算公式的可行性.     

包裹碎石桩影响范围的模型试验分析

为了研究包裹碎石桩受力时的影响范围,进行了三组不同直径的包裹碎石桩和一组未加固地基的模型试验。通过在承压板之上及其周围土体表面布设百分表,得到了承压板及其周围土体表面的位移;在桩体和桩周围土体内不同深度布置土压力盒,监测了桩体和土体内的应力分布。试验分析结果表明:包裹碎石桩改善了土体的承载力性能,减小了土体表面的位移量,包裹碎石单桩复合地基相比于未加固地基(河沙)的极限承载力约提高了32%;在距离包裹碎石桩中心两倍承压板直径范围之外,基本上没有变形和应力的分布,即包裹碎石桩影响范围的宽度约为四倍承压板直径;包裹碎石桩受力主要影响深度在三倍桩径范围内。     

土工格室＋碎石桩复合地基承载机理及承载力计算方法探讨

针对土工格室＋碎石桩复合地基这一新型地基处理方式，首先，全面分析了其独特的承载机理，在此基础上，着重对其承载力计算进行了研究。将该结构分为上下两部分分别考虑，对于底层的碎石桩复合地基，引进圆孔扩张理论，导出了桩体与土体承载过程中的应力应变计算公式，并充分考虑碎石桩与桩间土的相互作用及布桩方式影响，得到其承载力计算方法；而后结合土工格室的受力特点，提出格室垫层承载力计算公式。最后，通过算例，验证了文中计算公式的可行性。     

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。     

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。     

桩土复合路基垫层剪切机理研究

针对桩土复合路基垫层在调节承载方面的特点,研究垫层的剪切受力特性,以解决桩土应力比、垫层变形问题。借助太沙基地基极限承载力理论,分析垫层剪切破坏特点,推导获得了剪切破坏角、极限桩土应力比、最佳桩间距的表达式。表达式说明:垫层承载的调节作用取决于垫层内摩擦角和刚度的取值;复合路基现场静载试验和实例计算均表明:表达式具有较好的适用性和可靠性。     

CFG桩复合地基中褥垫层效应分析

针对褥垫层在CFG桩复合地基中发挥效应问题,在单桩复合地基载荷试验基础上,应用有限元方法研究了不同荷载条件下、不同厚度及刚度的褥垫层对桩土应力比的影响。研究结果表明:褥垫层厚度及刚度对桩土复合地基效果发挥均产生较大影响。褥垫层厚度存在合理范围,过薄及过厚都不利于桩土复合作用效果发挥。褥垫层刚度对复合地基的影响还受到上部荷载大小的影响。综合确定某具体工程用水泥级配碎石褥垫层厚度为0.6m时,桩土应力比值适中。通过分析试验结果和有限元模拟结果,确定CFG桩复合地基褥垫层厚度的适宜范围,从而为复合地基褥垫层设计提供相关依据。     

土工格室垫层+碎石桩复合地基在高速公路软基处理中的应用与研究

介绍了土工格室的材料特性;介绍了土工格室垫层 碎石桩复合地基处理软土地基的设计方案并通过对室内外试验成果的分析研究,详细阐述了土工格室垫层 碎石桩复合地基的形成特点及作用机理;结合数值分析方法,对土工格室垫层 碎石桩复合地基的受力性状进行了分析研究,得到了一些有益的结论。     

土工格室-碎石桩双向增强复合地基研究进展

介绍了土工格室-碎石桩双向增强复合地基这一新型地基处理方法的处治技术及其特点,在分别对碎石桩复合地基和土工格室加筋体工作机理进行研究的基础上探讨了土工格室-碎石桩双向增强复合地基的加固机理,简要总结了土工格室-碎石桩双向增强复合地基试验研究、数值分析及双向增强复合地基的设计计算理论的研究现状.最后讨论了土工格室-碎石桩双向增强复合地基尚需进一步研究的问题.     

土工格室+碎石桩处治软土路基设计计算方法

通过对土工格室 碎石桩双向增强体复合地基这一新型地基处治技术的承载机理的分析研究,结合实际工程,以振动沉管碎石桩 土工格室为例,探讨了处治高速公路软土路基的技术方法。在此基础上,针对土工格室垫层与碎石桩复合地基共同工作构成荷载传递和支撑体系以提高地基承载能力的特点,建立了考虑格室体水平加筋作用的土工格室 碎石桩双向复合地基的简化计算模型,并给出了一便于工程应用的双向增强体复合地基承载力设计计算方法。最后将该方法应用于京珠高速公路临长段地基处治实践。理论分析及实际工程实践表明,土工格室 碎石桩复合地基处治软土地基可充分发挥碎石桩的竖向承载能力及土工格室的水平加筋特性,两者共同工作可有效提高地基承载力。