CFG桩网复合地基路堤施工变形影响因素的三维模拟分析

以江西某高速公路某经CFG桩网复合结构处理的深厚软基试验段为研究对象,运用FLAC3D有限差分软件,计算分析了桩长、桩间距、褥垫层厚度以及土工格栅层数等设计参数对桩网复合地基在路堤填筑时路基变形的影响。计算结果表明:路基表面变形随桩长的增大而减小,随桩间距的增大而增大,两者对路基表面变形影响程度较大;垫层厚度对路基表面水平位移影响程度较小,而对路基沉降有一定的影响;土工格栅层数对路基表面沉降影响程度较小,而对水平位移有较大影响。因此,从节约工程成本和软基加固效果综合考虑,设计参数采用桩长为21m与15m的混合桩、桩间距布置为2.0m、褥垫层厚度设为0.4m、设置一层土工格栅的加固方案更为合理。     

桩-网复合地基性状影响因素三维数值模拟分析

利用Mdias-Gts软件建立三维桩-网复合地基模型,对影响桩-网复合地基性状的因素(包括桩体刚度、桩间距、褥垫层厚度、褥垫层弹模、土工格栅层数),分别进行数值分析研究,从沉降和桩土应力比两方面分析得出各因素对桩-网复合地基性状的影响规律及其影响程度,从而对桩-网复合地基性状作出全面分析。     

筒桩复合地基固结性状三维有限元分析

考虑了桩、土、土工格栅之间的相互作用及地基土体固结的影响,采用三维有限元方法研究了路堤荷载作用下,打穿软土层和未打穿软土层的固结特性、沉降特性和应力分布特性,并对桩长、桩间距等影响因素进行的分析。研究表明:应使桩长穿透软土可压缩层,以满足控制地基最大沉降量的要求;格栅最大拉应力分布于盖板边缘处,随着地基固结时间的增加,格栅拉应力逐渐增大;随桩间距的增加,复合地基桩端处超静孔压的消散速率变小,桩与桩间土的沉降加大;随着桩长的增加,下卧土层超静孔压消散速率明显加快;临界桩长范围内,桩长对地基沉降起控制作用。     

褥垫层厚度对复合地基CFG桩土应力比影响的试验研究

褥垫层厚度设置是否合理,对水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基的承载与变形特性将产生较大的影响。在江西某高速公路采用CFG桩加固软土地基试验现场,对不同褥垫层厚度工况下的桩土应力比进行了现场静载试验测试,并模拟各个工况对桩土应比和土体沉降进行了定量数值计算,研究结果表明：数值计算结果与实测值较为接近,具有相似的变化规律,在桩长和桩间距一定的条件下,桩土应力比随垫层厚度的增加而减小,但褥垫层超过一定水平,厚度对桩土应力比的影响较小。在路堤荷载作用下,当桩间距为1.5 m,褥垫层采用中粗砂时,厚度宜为30～40 cm。该研究成果可为该地区高速公路CFG桩加固软土地基的设计提供参考。     

长短组合桩复合地基承载力特性研究

近年来,长短组合桩复合地基在地基处理技术中的应用越来越广泛。通过FLAC3D建立CFG桩-石灰桩复合地基数值分析模型,分析了不同的桩长、桩径以及褥垫层厚度等工况下多元复合地基沉降以及桩土应力比的变化规律。分析结果表明,相对于石灰桩而言,CFG桩的桩长以及桩径对复合地基的沉降以及桩土应力比的影响要更为明显;褥垫层能够显著地降低桩土应力比,减弱CFG桩桩顶的应力集中现象,并且存在着一个最佳的厚度。     

刚性桩加固软土路基设计方案探讨

采用有限元软件Plaxis建立了四个模型,通过对比模型计算结果,分析了土工格栅和桩帽对刚性桩加固软土路基中的作用,并与柔性桩加固软土路基的效果进行对比。结果表明:土工格栅对调节桩土应力比、均化沉降有一定作用;桩帽对提高桩土应力比、减小差异沉降的作用较明显;与柔性桩相比,刚性桩更能有效控制路堤总沉降和约束地基土体的侧向位移。     

镍铁渣加筋路堤填筑方法及足尺试验

通过室内试验和现场足尺试验研究了镍铁渣加筋路堤的填筑方法及应用效果。首先，通过现场取样测试了广青镍铁渣的化学成分、环境影响特性及其工程材料特性。其次，提出了基于土工格栅加筋和改性土包边的镍铁渣路堤断面形式，总结了施工工艺。然后，开展了镍铁渣加筋路堤现场足尺试验，获得了镍铁渣加筋路堤施工期及工后的沉降量、水平位移、土压力及孔隙水压力的变化规律曲线。结果表明：土工格栅加筋填筑后的镍铁渣密度为1.76~1.88 g·cm^-3，平均压实度可达93.0%。各层镍铁渣的沉降主要发生在施工期，工后沉降和沉降速率均较小。施工期最大沉降为26.24 mm，发生在路堤中部第2层镍铁渣处，小于预测值40.60 mm；实测路堤总沉降最大值为55.51 mm，小于预测值73.50 mm。上路堤施工导致第5层镍铁渣局部产生了29.64 mm水平位移，但工后各层镍铁渣的水平位移几乎为0。各层镍铁渣底的土压力呈阶梯形变化，土压力实测值与理论值吻合较好；上路堤施工对第4，5层镍铁渣影响较大，可在下路堤顶面以下1.5 m范围内增设土工格栅。厂区重车荷载传递到各层镍铁渣底的附加应力较小，路堤安全稳定性较好。上述研究表明，广青镍铁渣属于一般固体废弃物，排水性良好，浸水膨胀率低，对环境无毒害，经加筋处治后，可直接入场（非预处理）填筑，其变形和稳定性均满足路用要求。     

桩承加筋路堤中褥垫层对地基沉降的影响分析

桩承加筋路堤中褥垫层对调整桩土荷载分担有直接影响,并进而对沉降产生影响.根据有限元对桩承加筋路堤进行数值模拟的结果认为,褥垫层对沉降的影响值得考虑,随着褥垫层模量、厚度以及摩擦角的增加,地基沉降是减小的.而加强褥垫层对桩项局部压入作用的限制,则是通过褥垫层实现减小沉降的关键.     

群桩复合地基桩土应力比数值模拟研究

结合南京某软基处理工程现场试验,应用有限元软件ABAQUS建立模拟群桂复合地基的三雏模型,分析了不同桩身模量、土体模量、桩长、褥垫层厚度及褥垫层模量下的桩土应力比分布.结果表明群桩复合地基桩土应力比随桩身模量、褥垫层模量和桩长的增大而增大,随桩周土体模量和褥垫层厚度的增加而减小;群桩复合地基桩土应力比理想值为20～25...     

土工格栅轴向刚度对复合地基的影响分析

为了探讨土工格栅轴向刚度对复合地基的影响,通过有限元数值软件建立了复合路基分析计算模型并验证了其合理性,分析了不同土工格栅刚度情况下潜在滑移面、路堤稳定性、土工格栅筋材拉力、水平和竖向位移的变化规律,结果表明:改变土工格栅刚度,潜在滑移面的位置和形状无明显改变,稳定安全系数和路基沉降基本不变;筋材刚度越大,格栅拉力峰值越大,土工格栅刚度的增加对于地基加固效果有明显的作用;增大筋材刚度可以减小路堤坡脚水平位移,尤其是浅层软土的水平位移,但作用并不十分显著。     

土工格栅加筋路堤影响因素研究

在野外修筑了4段连为一体的试验路堤.其中3段含土工格栅加筋层,格栅层间距各不相同,另1段没有加筋.用土压力盒测量了每段路堤底部的竖向土压力.在试验研究的基础上建立有限元模型,模型得到了试验数据的验证.用该有限元模型对土工格栅加筋路堤进行了计算分析,探讨了加筋层间距以及路堤土的内摩擦角、粘聚力和弹性模量等因素对加筋路堤沉降和应力分布的影响规律.     

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。     

桩承式加筋路堤关键问题研究

利用弹塑性有限元方法研究了桩承式加筋路堤应用中的几个关键问题,包括桩承式路堤的沉降组成和分布规律、适用条件、荷载分担比的影响因素等。具体研究了未打穿软土层情况下不同路堤高度时的路堤沉降规律,在打穿和未打穿2种情况下荷载分担比随桩托板尺寸、桩间距、路堤高度等因素的变化规律及土工格栅的作用。结果表明:路堤沉降主要取决于桩端以下软土层的压缩;荷载分担比随桩托板尺寸和路堤高度的增加而增大,随桩间距的增加而减小;土工格栅对荷载分担比和路堤沉降影响都不大。     

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力调整的影响分析

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力的调整起了十分关键的作用。桩土应力比是桩土应力调整结果的直接表现,而路堤土拱效应以及褥垫层刚性承台效应对荷载调整作用正是桩土应力调整过程的体现。利用有限元对路堤荷载下PCC单桩以及加固范围内的土体进行了数值模拟。通过分析认为,褥垫层对桩土应力调整的过程和结果均会产生影响,随着褥垫层模量、厚度、粘聚力以及内摩擦角的增加,土拱效应虽会遭到削弱,但褥垫层刚性承台作用明显增强,最终导致更多的荷载转移到桩体上,桩土应力比增加。通过总结认为,改善褥垫层性质,加强其对桩顶局部压入作用的限制是保证桩体承担较多荷载的关键。     

土工格栅加固浅层软土地基的有限元分析

为了评价土工格栅加固浅层软土地基的效果,对公路软土地基稳定性进行现场监测,通过试验确定土和格栅的计算参数;运用有限元理论,研究浅层软土地基在分级加载情况下的稳定性,并分析格栅加筋效果的影响因素.结果表明:理论计算的侧向位移值和竖向位移值与现场观测结果基本吻合;铺设格栅能有效地控制软土地基的侧向位移,而对减少路堤的竖向位移效果不明显;随着路堤填土的增加,土工格栅的拉力逐渐增加,并且格栅拉力的峰值有逐渐向路基中线方向移动的趋势;加筋模量增大,格栅对坡脚下各点侧向位移的约束作用增强,对路堤底部沉降的变化没有影响;铺设多层格栅比铺设1层处理效果好,但不显著;如果只铺设1层土工格栅,那么在软土地基表面铺设对侧向位移约束的效果最好.     

双向土工格栅处理桥头跳车的试验研究

为了研究桥头跳车问题,对采用双向土工格栅加筋与短搭板相结合的方法在武汉阳逻长江大桥接线上进行了实体工程试验研究,对桥头加筋和没有加筋路堤的分层沉降和地基沉降,以及路堤中的土压力进行了对比观测。建立了考虑土工格栅-土界面接触特性的有限元模型,分析了双向土工格栅加筋层数、层间距、格栅的抗拉模量,桥头路堤填土的模量、粘聚力、内摩擦角和地基土的力学性质时桥头路堤沉降的影响规律。结果表明,采用双向土工格栅加筋和短搭板相结合的方法,可以达到消除桥头跳车的目的;从桥头路堤表面向下以一定层间距布设加筋层,随加筋层数的增多(加筋深度随之增大),外荷引起的附加剪应力能向更深处传递,是加筋效果提高以致桥头差异沉降减小的重要原因,但最大有效加筋深度约为2.5～3.6m;当格栅层数一定时,如果采取等间距布置,适中的层间距时桥头路堤沉降最小;增加填土的弹性模量和内摩擦角或土工格栅的刚度,可以有效降低双向土工格栅加筋的桥头路堤沉降。     

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。     

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。     

路堤荷载下桩土复合地基性状分析

采用传递函数法和单元体相结合的方法研究路堤荷载下桩土复合地基的性状.首先,通过对土中的位移分布做适当的假设,推导得出了桩土复合地基性状的弹性解析解;然后,采用该方法分析了路堤刚度、桩土刚度比和桩长对桩土应力比的影响,以及路堤刚度对桩土相对位移和负摩阻力的影响,得到的规律与已有的认识较为统一;最后,用该方法对一高速公路搅拌桩复合地基桩土应力进行计算分析.结果表明:计算值和实测值吻合较好,该方法有较大的实用价值.     

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。