基于颗粒流理论的流塑状软土地基稳定失效机理研究

基于散体介质理论建立流塑状土中CFG桩的力学模型,分析了水平荷载作用下流塑状软土复合地基的变形特性及破坏模式,并研究了土的细观力学特征与桩土相互作用宏观力学行为之间的联系。研究结果表明,在水平附加荷载作用下桩周土应力最大值位置与其刚度、黏聚力有关,流塑状软土复合地基中存在桩周土绕过桩现象,其中桩周土位移是桩顶位移的30倍左右。提出了流塑状软土复合地基桩体"视抗剪强度"的概念,该强度指在水平附加荷载作用下发生结构性破坏时桩体发挥的强度。     

碎石桩在隧道洞门端墙地基处理中的应用

碎石桩处理软土地基主要是与原有软土形成复合地基,可提高地基承载力、减少沉降量,提高土体抗剪强度,加大土体的抗滑稳定性．这里主要介绍了碎石桩在处理隧道端墙软土地基的设计,包括承载力计算、施工工艺及施工中需要注意的问题.     

粉喷桩复合地基抗剪强度的概率分析

研究了粉喷桩复合地基抗剪强度概率分析的方法。采用面积比的公式计算了粉喷桩复合地基的抗剪强度。分析确定了桩间土和桩体抗剪强度的均值和方差，由此得出了复合地基抗剪强度的概率特性。最后用一说明计算过程。     

粉喷桩复合地基抗剪强度的概率分析

研究了粉喷桩复合地基抗剪强度概率分析的方法。采用面积比的公式计算了粉喷桩复合地基的抗剪强度。分析确定了桩间土和桩体抗剪强度的均值和方差，由此得出了复合地基抗剪强度的概率特性。最后用一实例说明计算过程。     

桩筏基础桩土荷载分担比研究

为解决在传统设计方法中忽略筏基下土体承载力的问题,利用有限元分析软件ABAQUS建立带筏板的双桩模型,深入分析改变距径比、长径比、端间土模量比、桩间土弹性模量、筏板厚度、垫层厚度、垫层弹性模量对桩土荷载分担比的影响。计算结果表明:当距径比增大时,桩体荷载分担比逐渐减小;当长径比增加时,桩体荷载分担比随之增大;端间土模量比的改变对桩体荷载分担比影响很小;随着桩间土弹性模量的增大,桩体荷载分担比有明显变小趋势;筏板厚度对桩体荷载分担比影响不大;随垫层厚度增加桩体荷载分担比逐渐减小,且减小幅度逐渐减小最终趋于平缓;垫层弹性模量越大桩体荷载分担比越大。综合考虑对桩土荷载分担比影响较大的因素,总结归纳出桩体荷载分担比计算公式,其计算结果较为准确。     

螺纹桩和水泥搅拌组合桩地基处理数值模拟

基于蒙西华中铁路君山车站实际软土地基处理情况,运用FLAC 3D建立桩土二维有限元模型,比较分析螺纹桩和水泥搅拌桩组合桩在不同布置方式和不同桩间距工况下,地基土的竖向沉降、侧向位移以及地基土体的稳定安全系数。研究结果表明:组合桩在分开布置和交叉布置工况,随着桩间距的增加,地基土体竖向沉降量和水平向位移都增加,土体稳定安全系数随着桩间距的增加而减小,说明增大桩间距不利于土体稳定;在桩间距一定的情况下,桩体在分开布置工况下的竖向沉降量和水平向位移相比交叉布置工况有所减小,说明桩体分开布置有利于减小土体变形;当桩间距小于等于3倍桩径时,桩体分开布置的加固效果更明显,当桩间距大于4倍桩径时,桩体交叉布置的加固效果更明显。计算结果为软土地基处理提供了理论依据。     

通过载荷试验研究粉喷桩加固软基的效果

研究目的:通过对粉喷桩加固软基的载荷试验,研究分析桩及桩间土的受力特性.研究结论:通过载荷试验表明:桩间土的沉降量大于桩顶的沉降量,填土荷载逐渐从桩间土向桩顶转移,桩土应力比逐渐增加.柔性基础复合地基的破坏模式为桩间土体先破坏,继而引起整个复合地基的破坏.     

布袋加筋注浆桩在软基加固处理中的应用研究

研究目的:既有铁路增建二线,受行车运营干扰、施工场地及接触网净空高度等限制,软土地基加固处理难度较大。因此,需要研究一种合理的地基加固方法,不仅能够满足场地受限要求及路基沉降控制要求,而且能够保证既有线运营安全。研究结论:布袋加筋注浆成桩法是注浆技术、土工织物、加筋材料综合应用而成的一项新技术。通过研究,得出以下结论:(1)土工布袋的隔离作用使得浆液通过膨胀布袋达到压密土体的目的,加筋注浆管作为注浆通道简化了施工工序,同时极大的增强了桩体的抗剪强度、抗变形能力;(2)施工采用普通旋转钻机作业,且可根据场地适当调整,占地范围小,降低对施工场地和净空高度的限制要求;(3)浆液采用孔底返浆法施工,由下至上,分节注入,同时可多次补浆,能较好保证桩体成桩质量;(4)采用布袋加筋注浆桩既可保证桩身抗剪强度及承载能力,又能适应场地及空间限制,可在软土地基加固工程中推广应用。     

刚柔长短组合桩-网复合地基工作性状研究

研究目的:为了探讨刚柔长短组合桩-网复合地基控制深厚软土路基工后沉降的可行性,须深入研究该类复合地基在深厚软土路基中的工作性状。为此,依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,有针对性地开展现场试验研究。研究结论:(1)桩体刚度与桩间土体刚度存在较大的差异,是路堤填土中产生"土拱效应"的直接原因,且土拱效应的强弱取决于差异刚度的大小;(2)该类复合地基下的沉降变形模式主要包括路堤等沉区域、路堤土拱效应影响区域、负摩阻力作用区域、正摩阻力作用区域以及下卧土层等沉区域等五方面,且褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;(3)该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,而MIP桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的22倍,MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;(4)采取刚柔长短组合桩-网复合地基联合堆载预压法加固深厚软土路基,可消除96%以上的沉降量,工后沉降可控制在2.0 mm左右,能满足高速铁路运营期间的稳定性要求;(5)研究成果能够为高速铁路、高速公路的深厚软土路基处理提供良好的指导作用。     

黏土地基劲性复合桩水平承载性能数值分析

采用三维非线性有限元,对黏土地基中劲性复合桩的单桩水平承载性能进行研究,重点分析水平荷载-位移关系曲线、桩体材料受拉损伤因子分布、水平极限承载力、土体极限抗力等结果,揭示桩体尺寸、桩体和土体材料力学性能等因素的影响规律。研究结果表明:随着水平荷载的增加,素混凝土、水泥土先后受拉开裂,破坏区逐渐扩展,直至桩身出现塑性铰。劲性复合桩的水平极限承载力随桩体直径、桩体和土体材料强度的增加而增加,其中影响相对明显的是水泥土桩的直径。基于计算结果,给出桩侧土体极限抗力的分布形式建议和劲性复合桩的水平极限承载力简化计算方法。     

带帽控沉疏桩复合地基优化设计及其工程应用

基于沉降控制理论,分析了带帽控沉疏桩复合地基两种沉降计算模式。现场试验表明,桩帽间土体受压后有一定的影响深度,可采用桩帽间土体沉降计算模式来估算地基总沉降量及其工后沉降量。因此,以控制桩帽间土体沉降量在工后沉降量标准范围内为目标,通过采取调整桩体中心间距或桩帽尺寸等措施,改变复合桩土应力比,配合预压措施,来进行带帽控沉疏桩复合地基优化设计,并应用于工程实践。该思路与方法具有较好的先进性。     

钢管微型桩极限抗滑力的工程实例分析

研究目的:微型桩具有施工简便、施工快速、布置灵活、抗滑能力较强的特点,在山区边坡(滑坡)加固中得到了广泛的应用.基于钢管微型桩加固边坡的破坏实例,采用有限元方法进行反分析,对钢管微型桩的极限抗滑力进行研究.研究结论:对于采用了桩顶连系梁的钢管微型桩组合结构而言,桩后滑坡推力呈上部大、中间小、下部大的“U”型分布形式;桩前土体抗力呈上部大下部小的倒三角形分布.钢管微型桩组合结构(四排钢管桩+连系梁)的极限抗滑力为596 kN,单根钢管微型桩的平均极限抗滑力为149 kN.在实际工程中,可采用改良桩间土、桩前设置支撑结构、优化结构布置形式等工程措施来提高钢管微型桩的抗滑能力.     

碎石桩复合地基承载力探讨

研究目的:通过分析碎石桩复合地基承载力确定方法的不足,指出在饱和粘性土中碎石桩复合地基承载力计算式中引入桩土应力比的不全面性和应当考虑桩间土强度增长对复合地基承载力的影响。在此基础上,探讨初始复合地基承载力和在预压进程中复合地基承载力的确定方法,力求获得复合地基承载力随时间增长的动态计算公式。研究结论:对于散体材料桩体承载力的发挥依赖于桩间土的强度,两者为相关变量,因此碎石桩复合地基承载力可表示为桩间土抗剪强度的函数;碎石桩复合地基承载力是一动态变量,随桩间土强度增长而增长;给出预压进程中复合地基承载力随时间增长的动态计算公式,以便信息化施工。     

路堤荷载下粉喷桩复合地基临界桩长的试验研究

通过两个铁路软土路堤的现场原位试验,从变形的角度,对路堤荷载作用下粉喷桩复合地基临界桩长进行了分析.在常规的水泥掺入比、桩径等条件下,临界桩长出现与否,与土层条件、桩身强度、桩体是否打穿软土层有关.对于桩体强度较均匀、打穿软土层至相对硬层的粉喷桩复合地基不存在临界桩长,而对桩体下部较软弱、未打穿软土层的悬浮式粉喷桩复合地基,存在临界桩长.     

刚性桩桩网复合地基稳定性计算理论

对于刚性桩复合地基的稳定性,目前普遍是借鉴柔性桩的复合抗剪强度法进行计算,然而是否合理却值得商榷.结合某高速铁路CFG桩桩网复合结构加固软土地基的工程实践,对比分析了复合抗剪强度法和英国规范中关于刚性桩桩网复合地基稳定性计算方法的差异.     

基于透明土技术的加筋碎石桩承载特性试验研究

加筋碎石桩是软土地基处理的重要手段之一,荷载作用下,加筋碎石桩桩体径向鼓胀变形及桩与桩周土体相互作用特性是影响桩基整体承载能力的关键因素。基于人工合成透明土材料及PIV图像处理技术,开展了非嵌入式加筋碎石桩承载特性试验研究。连续观测不同荷载作用下加筋碎石桩桩体鼓胀变形的发展过程,以及桩周土体位移变形情况,探讨加筋长度及刚度等因素对桩体鼓胀变形及承载特性的影响。研究结果表明：与普通碎石桩相比,加筋长度的增加会使桩体承载力显著提升。筋材刚度一定时,加筋长度由1D分别增加2倍、4倍时,即加筋长度为3D、5D时,桩体承载力分别提高约37.7%和62.3%,桩体承载力的提高幅度与加筋长度呈现非线性关系;碎石桩加筋长度最优范围为3D～5D。本试验单元体单桩加载情况下,加筋长度为3D时,桩体径向鼓胀变形量较常规碎石桩减少约44%;加筋刚度一定时,桩顶荷载增加,桩体主要鼓胀变区域z/D逐渐下移且鼓胀量增大,桩顶荷载为204 kPa时,桩体最大鼓胀变形量δ/D为5.9%。荷载作用下,沿桩深方向,桩周土体变形扰动区主要集中在加筋段以下部分。利用透明土与PIV图像处理技术进行试验,可对加筋碎石桩加固地基设计...     

高速铁路柔性路基下CFG桩弯曲破坏研究

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基因其成本低、桩体刚度大、沉降小,广泛应用在对工后沉降要求较高的高速铁路路基加固工程中,但是关于柔性路基下复合地基稳定性和破坏模式的研究尚不成熟。结合工程实例,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了铁路柔性路基下CFG桩地基稳定性和破坏模式。研究表明:与复合地基剪切破坏准则和BS 8006-1:2000规范获得的稳定系数相比,基于弯曲破坏强度理论计算得出的CFG桩复合地基稳定系数最小;基于CFG桩弯曲破坏模式得出的最危险圆弧滑动面与不加CFG桩时不重叠;对于柔性路基下CFG桩加固的复合地基,当下伏地层土质较差时,可在路基外设置1～2排桩;CFG桩顶加筋垫层可以提高桩体承受侧向荷载的能力,从而提高桩网结构复合地基的稳定系数,降低弯曲破坏发生的概率。     

水泥砂浆桩在高速铁路软基处理中的应用研究

研究目的:水泥砂浆桩是近年来在深层搅拌桩基础上研发出的一种新型软基处理形式,高速铁路对路基工后沉降提出了严格的要求,通过某高速铁路软土路基加固的设计、施工和现场检测试验,研究水泥砂浆桩处理软土地基的加固机理、设计参数、施工工艺和加固效果。研究结论:采用水泥砂浆桩处理高速铁路软土地基是可行的,其可弥补粉喷桩和浆喷桩在塑性指数高的黏性土层中成桩强度低的不足;水泥砂浆桩加固软土地基时需先通过试桩确定其施工工艺、合理的水灰比和灰砂比及施工参数,建议加强水泥砂浆桩的现场施工管理;其桩体质量检验可采取钻探取芯与载荷试验相结合;为保证其水泥土强度和加固效果,28 d龄期内的水泥砂浆搅拌桩上不得有大型机械碾压行走和进行上部的路堤填筑施工。     

含盐量及含水量对氯盐盐渍土抗剪强度参数的影响

盐渍土作为一类特殊的工程地质体,其抗剪强度受环境因素的影响是复杂的。通过室内试验,分析不同含盐量和含水量条件下氯盐盐渍土抗剪强度的变化规律,研究含盐量、含水量对盐渍土抗剪强度的影响机理。研究表明:在含水量达到一定量时,随着CaCl2含量的增加,氯盐盐渍土的抗剪强度参数值是先减小后增大,达到最小值时的土体临界含盐量为10.36%;在含盐量一定的情况下含水量从8%增到10%时,抗剪强度参数值减小幅度比较大,而从10%增到15.56%时,抗剪强度参数值减小幅度明显变小;土中易溶盐相态的变化,从土颗粒间溶液的离子浓度和土体骨架作用两方面影响盐渍土的抗剪强度;当含盐量一定时,随着含水量的增大,土粒间离子的浓度逐渐减小,使得扩散层厚度增大,粘结力减小。     

抗滑桩土拱演化特征及机理分析

研究目的:抗滑桩土拱效应是土体发挥自身抗剪强度所产生的一种应力转移与重分布现象,对安全经济地设计抗滑桩具有重要意义。但目前缺乏抗滑桩土拱演变特征的研究与机理分析,使得抗滑桩土拱效应理论成果难以指导工程设计,因此本文通过模型试验与数值模拟等手段研究抗滑桩土拱发展阶段,分析土拱演变特征与机理。研究结论:(1)抗滑桩土拱从形成到破坏分为三个阶段,即形成期、发展期与破坏期;(2)模型试验结果表明,推力作用下桩后土体产生压缩变形,随后土体发生弧形开裂,桩间形成端承型土拱;随着荷载增大,拱压区厚度变大;当荷载增大到一定程度时,桩内侧产生纵向裂缝,裂缝逐渐向后发展导致土拱破坏;(3)初始阶段土拱区域应力以水平应力为主,随着荷载的增加,法向应力逐渐升高,主应力方向发生偏转,桩间土体产生贯通的剪应变增量区,拱压区内侧位于约2倍桩宽位置;(4)本研究成果可为抗滑桩工程设计和安全评价提供理论指导。