粉体自应力桩研发及强度形成机理研究

针对唐山至廊坊高速公路唐山段软基工程,自主研发粉体自应力材料和自应力桩,分析了粉体自应力桩强度形成机理。粉体自应力桩复合地基是对传统软土路基加固土桩的水泥固化材料进行了调配处理,使其在成桩过程中发生粉化,压缩挤密桩周土体,使其孔隙率减少,水分降低,内聚力增大,进而提高了加固土桩与周边土的摩擦力,使均质地基变为复合地基,承载力显著提高,从而达到加固的目的。     

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.     

刚柔性桩复合地基性能数值模拟研究

对刚柔性桩复合地基的作用机理、承载性能进行了深入的研究,并采用三维快速拉格朗日方法（FLAC3D）建立了刚柔性桩复合地基数值计算模型,对刚性桩和亚刚性桩的工作机理、垫层效应、传力特性、应力特征及复合地基部分参数对地基加固效果的影响进行了分析,计算及分析结果表明刚柔性桩复合地基能够较好地发挥了桩和桩间土的承载潜能,其形成的复合地基具有良好的加固效果。     

路堤下复合地基桩土应力比计算方法研究

通过深入研究复合地基桩土界面摩阻力发挥机制,将桩侧摩阻力分为塑性区与弹性区,并假设了其折线形分布模式,根据中性点、桩土界面屈服点以及桩端处的桩土相对位移条件,建立了桩土相互作用的控制代数方程组,同时引入"等沉面模型"考虑路堤土拱效应,根据路堤与桩土加固区的变形协调,最终建立了路堤荷载复合地基桩土应力比计算方法,并编制了相应的计算程序。最后采用某工程实例对本文方法进行了验证,计算结果与实测值较为接近,表明了方法的合理性。     

砂桩处理某高速公路软基沉降观测特性分析

选用砂桩联合等载预压加固法,通过加固段断面的长期观测,桩土应力比随时间及荷载的增加呈现上升趋势;根据实测沉降曲线反推出地基土的固结系数,推求的固结度在加载初期与理论值较为接近。结果表明,经砂桩加固的地基随时间增长排水固结作用逐渐减弱,而复合地基的作用逐渐增强。     

粉体自应力桩的工程应用与对比研究

粉体自应力桩是针对高速公路软基处理研发的一种新型加固土桩,通过河北省唐廊高速公路软基试验段施工,对其施工工艺、施工参数、机械配置等进行研究,并对后期沉降进行了1年的追踪观测,通过与原设计方案的水泥搅拌桩的承载机理、经济效益、施工工艺进行全面对比,得出粉体自应力桩复合地基具有施工速度快、承载力高、工后沉降小、成本低的优点...     

路堤荷载下长短桩组合型复合地基现场试验与数值模拟

通过在上海S32高速公路某桥头处理段开展长短桩组合型复合地基现场试验,研究路堤填筑过程以及堆载预压期内桩土应力比、分层沉降、桩顶面和桩间土表面沉降、孔压等工程性状的变化规律;采用三维有限元法进行拓展研究,对比分析长短桩组合型复合地基与等长桩复合地基的加固机理.研究结果表明:随着路堤填土高度的增加,长桩和短桩的桩土应力比均逐渐增大并趋于稳定,稳定时长桩和短桩的桩土应力比分别为7～10和3～5;桩顶面和桩间土表面的沉降主要发生在填土期,预压期内沉降趋于稳定;总桩长相同的条件下,长短桩组合型复合地基加固效果优于等长桩复合地基,且存在持力层时的层状地基更利于长短桩组合型复合地基性能的发挥.     

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。     

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。     

水泥搅拌桩复合地基现场试验研究

结合南京地铁四号线某车站地基加固工程,对水泥土搅拌桩复合地基进行了单桩承载力、复合地基承载力、桩侧摩阻力和桩土应力等多项室外试验研究,得出水泥土搅拌桩复合地基附加应力的主要集中范围、竖向应力沿着水泥土桩的状态分布和水泥土复合地基的加固机理。试验结果可为水泥土搅拌桩复合地基的承载力和沉降变形的计算打下基础。     

下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

结合某高速铁路CFG桩加固湿陷性黄土地基的工程实例,采用室内模型试验和数值模拟的方法,研究了下卧层刚度对CFG桩复合地基承载特性的影响.通过模型试验,获得了天然地基、悬浮式和支承式CFG桩复合地基的P-S曲线以及桩土应力比曲线.采用有限元分析软件,模拟以上三种工况在路堤荷载作用下的位移和桩土应力比.模型试验表明:下卧层刚度对湿陷性黄土CFG桩复合地基沉降影响效果显著,支承式CFG桩复合地基的桩土应力比更大.数值模拟与模型试验的结果基本一致,二者可以相互印证.     

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。     

软土中无筋刚性桩复合地基支承路堤的整体稳定实用计算方法

为了合理评估无筋刚性桩复合地基支承路堤的稳定性,基于已进行的软土地基上刚性桩复合地基支承路堤的破坏机理研究,提出了刚性桩复合地基的整体稳定性简化分析方法,结合3个典型算例,与基于桩身抗剪强度的传统复合地基稳定方法进行了对比分析。结果表明：基于传统的复合地基稳定计算方法,采用桩身抗剪强度将显著高估路堤稳定性,桩身等效抗剪强度法可更好地反映刚性桩复合地基的破坏机理;采用等效荷载法、等效砂桩法和等效抗剪强度法计算得到的路堤稳定安全系数很接近;采用英国BS 8006规范方法、等效荷载法、摩擦接触法计算得到的路堤稳定安全系数显著依赖于桩土应力比。建议对无筋刚性桩复合地基支承路堤采用多种简化分析方法进行分析,保证设计的冗余度。     

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。     

新型搅拌桩加固铁路海相软土地基试验研究

针对新型搅拌桩复合地基加固海相软土的适用性问题,在铁路正线进行了应用试验。分别对新型搅拌桩施工过程中的桩土扰动和成桩质量,路基填筑期及静置期复合地基的桩土应力分布、孔隙水压力变化、沉降和变形进行了现场监测分析。结果表明:新型搅拌桩复合地基适用于苏北地区海相深厚软土加固;双向搅拌桩和双向钉形搅拌桩复合地基方案对加快地基沉降收敛和减小地基的沉降量效果显著。     

柔性基础下复合地基桩土应力比模型试验研究

通过柔性基础下复合地基的模型试验,测试了桩顶应力、桩间土应力、桩端承载力,并与刚性基础下复合地基桩土应力比进行了对比分析,得出柔性基础下复合地基桩土应力比特性.     

夯扩挤密桩改良强湿陷性黄土地基试验研究

依据黄土地区公路地基湿陷性改良需要,制定了素土与石灰土夯扩挤密桩现场试验方案。通过现场原位测试,分析了素土与石灰土夯扩挤密桩的单桩强度、桩间土挤密效果、桩土应力比、桩土复合模量与复合地基承载力等。结果表明:素土桩的单桩承载力特征值为650kPa,桩土应力比为2.5,复合地基的承载力能够达到350kPa;灰土桩的单桩承载力的特征值为1 500kPa,桩土应力比为3.8,复合地基的承载力能够达到450kPa。     

水泥砂浆多向桩复合地基加固泥炭土地基试验研究

针对昆明铁路枢纽工程路基泥炭土地基,选择两种胶凝剂（水泥,水泥加粉煤灰）、五种配合比,在室内测试了不同配合比下的无侧限抗压强度。通过现场四种配合比的成桩工艺试验、取芯试样强度试验和荷载板试验,测试了单桩承载力、单桩复合地基承载力和桩体的无侧限抗压强度,验证了水泥砂浆多向桩复合地基加固处理泥炭土地基的可靠性。此外,结合荷载试验测得了桩顶土压力和桩间土土压力,对水泥砂浆多向桩复合地基桩土应力比进行了讨论。     

确定碎石桩复合地基桩土应力比的新方法

通过对碎石桩复合地基桩土应力比随荷载变化规律的深入分析，提出一种能较好拟合桩土应力比的自调整双曲线数学模型，与湖南省临长高速公路碎石桩复合地基桩土应力比实测结果比较，吻合良好。     

深厚软基刚柔组合桩设计计算方法研究

介绍了刚柔桩同体组合技术的加固原理,同时介绍了其与劲性搅拌桩的不同点。刚柔组合桩单桩及复合地基的荷载传递机理与劲性搅拌桩及长短桩复合地基有所不同,存在荷载扩散的双层模式。研究了桩侧摩阻力和桩端阻力发挥的不同影响因素,当进行刚柔组合桩单桩极限承载力计算时需考虑插入管桩对水泥土搅拌桩的挤密作用、管桩同心植入水泥土搅拌桩中形成土塞效应、水泥土搅拌桩与预应力管桩协调变形情况,结合国内外类似桩型承载力计算公式,给出刚柔组合桩单桩承载力和复合地基承载力计算公式。分别采用平均附加应力法、Boussinesq-Mindlin应力解联合求解法进行路堤荷载下刚柔组合桩复合地基的沉降计算,经实例验证后者具有较好的适用性。