咸水区水泥桩复合地基承载性状测试与模拟分析

为研究咸水区地下水和土的高含盐量对水泥搅拌形成的水泥土材料力学性质以及水泥土复合地基承载力的影响,通过传感器现场观测沉降、桩土应力比等得到指标变化规律,并基于Biot固结理论对复合地基进行了数值模拟计算。现场试验与模拟计算结果表明:数值模拟结果与现场试验较为吻合;复合地基承载性能受咸水腐蚀影响显著,咸水区复合地基沉降、桩土应力比等参数均大于淡水区。     

盐水环境下水泥土桩劣化效应及其对道路复合地基沉降的影响

为了揭示盐水环境下水泥土桩的劣化效应及其对道路复合地基沉降的影响,通过室内模型试验研究了黄河三角洲盐水环境下水泥土的劣化效应,分析了水泥土劣化深度和未劣化部分抗压强度的演化规律.通过对已有水泥土劣化研究成果进行总结分析,提出了基于水泥土早期强度试验的盐水环境下水泥土桩全寿命周期承载力实用预测方法;同时,通过模型试验和数值模拟研究了水泥土桩劣化对复合地基沉降的影响.研究结果表明:在加固地下水矿化度高的软弱地基时,水泥土桩会从外向内逐渐劣化;水泥土劣化对搅拌桩承载力的影响较大,会增大复合地基沉降,而且桩体缺陷将加剧水泥土桩的劣化效应.为了保证路基的持久稳定并控制其长期沉降,在盐水环境下水泥土桩复合地基设计中须考虑水泥土劣化的影响.     

黄河三角洲含盐水泥土桩复合地基模型试验及优化设计

水泥土搅拌桩在黄河三角洲道路复合地基处理中应用愈加广泛。针对滨德高速公路盐渍土地基处治的复杂性,通过开展室内模型试验研究了含盐水泥土桩劣化及边桩桩长对道路复合地基沉降的影响,并从结构和材料双重角度提出复合地基耐久性设计方案,借助数值模拟的方法对各方案的参数选取进行了优化论证,从而弥补了含盐水泥土桩劣化效应的缺陷,为黄河三角洲咸水区道路复合地基的设计提供了一定的参考。     

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。     

变荷载下悬浮TDM桩复合地基固结分析

T形水泥土搅拌（TDM）桩是具有扩大头的变直径搅拌桩，T形水泥土搅拌桩复合地基的固结机理较传统的等直径水泥土搅拌桩复合地基复杂得多，固结计算也更为困难。为了获得悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结计算模型，基于加固区桩-土等竖向应变假设，推导出变荷载作用下悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的一维固结控制方程和求解条件。将固结方程和求解条件进行函数变换，利用3层地基一维固结理论建立单级加荷条件下T形水泥土搅拌桩复合地基的固结解析解，包括加固区、桩间土和下卧层土中的平均超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。然后，通过与固结度有限元数值计算结果的对比，验证固结解析解的合理性。最后，利用固结度解析解对影响复合地基固结速率的主要因素进行分析，研究悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明：复合地基固结度的解析解与有限元数值解较为一致；悬浮T形水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随水泥土搅拌桩贯入比、压缩模量、下部小直径搅拌桩的置换率以及下卧层土压缩模量的增加而增大，搅拌桩贯入比、下卧层的刚度对复合地基固结速率的影响更为显著；扩大头尺寸和刚度的变化对T形水泥土搅拌桩复合地基固结速率的影响很小。     

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.     

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。     

滨海软土水泥土强度特性试验研究

分析了软土的工程特征,并就两种典型软土——淤泥和淤泥质黏土进行了水泥土配方试验,分析了固化龄期、水泥掺量、粉喷与浆喷形式、软土本身性质对水泥土强度的影响。研究发现:①水泥土强度随着固化龄期的增长而逐渐提高,前28 d强度增长较快,约占90 d强度的66%~78%,28 d后增长趋缓;强度与龄期的关系可表示成对数关系。②水泥土强度随水泥掺量的增加而增大,两者近似呈线性关系,斜率在0.07~0.10之间。③粉喷水泥土强度比浆喷的要高12%~36%。最后基于试验结果设计了水泥搅拌桩复合地基。     

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。     

水泥搅拌桩复合地基承载力参数取值探讨

水泥搅拌桩复合地基在道路工程中的应用十分广泛,但对于水泥搅拌桩复合地基承载力计算过程中的参数如何合理确定,是值得深入研究的问题。如桩端天然地基土的承载力折减系数α、90d龄期的水泥土试块抗压强度平均值fcu、桩间土承载力折减系数β、分层土地基天然地基承载力fsk等参数的取值,相关规范中仍存在不完善的地方。文中通过案例对以上各种参数的取值进行了分析研究,并提出了取值的相关建议,以供参考。     

黄河冲积平原区静压管桩超静孔隙水压力时空效应试验研究

依托京台高速德州至齐河段改扩建工程管桩处治软土实例，通过在管桩不同深度、不同径向距离处埋设孔隙水压力计，对黄河冲积平原区管桩沉桩过程中引起的超静孔隙水压力的时空效应进行了研究。结果表明:管桩沉桩过程中产生的超静孔隙水压力是影响桩基承载力的重要因素。超静孔隙水压力的消散率随深度增加呈线性减小规律，随水平距离增加呈指数形式衰减规律，其有效影响范围约为9倍桩径；超静孔隙水压力的上升主要体现在桩体贯入的中前期，后期随沉桩速率减小到3 m/min时基本保持稳定。     

粉喷桩复合地基沉降的数值模拟研究

软弱路基在路堤填筑过程中的沉降规律是高速公路建设中非常关心的问题,应用有限元数值方法,研究了粉喷桩复合地基在填土过程中沉降的动态过程,揭示了孔隙水压力在施工过程中的增长消散规律,计算得到了复合地基桩土应力比。     

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。     

软粘土中挤土桩桩周土重固结沉降计算分析

挤土桩在沉桩过程中,由于挤土效应将引起桩周土体产生较高的超孔隙水压力,随着桩周土体中孔隙水压力的缓慢消散,土体会出现较大的重固结沉降,对周围的建筑物产生不利影响。由于软粘土中挤土桩的重固结沉降包含有几何非线性和材料非线性又涉及三维的渗流固结问题,计算较为复杂。基于ADINA有限元程序和三维Biot固结有限元理论,定义桩周土为多孔介质材料,按照圆柱形空腔体扩张理论来模拟沉桩过程,分析了打桩完成后粘性土超孔隙水压力的消散和桩周土随时间固结沉降情况,得出了一些初步成果。并与软粘土中某挤土桩工程的地表实测沉降结果进行了比较,结果表明,考虑弹塑性本构关系和三维渗流固结的有限元模型能较好地模拟挤土桩重固结沉降过程,为挤土桩的进一步研究奠定基础。     

考虑超孔压随深度变化一维固结计算式的推导

对于含有深厚粘土的饱和地基,路基荷载引起的压缩层中的附加应力近似呈折线形衰减。为了进一步提高固结计算精度,以太沙基一维固结理论为基础,推导出了初始超孔压随深度变化为折线形的孔隙水压力计算式,并讨论了计算式的收敛速度,在保证精度的基础上适当进行一定的简化,得出了整个压缩层的平均固结度计算式。     

盾构隧道开挖引起地表固结沉降的数值模拟

ANSYS12.0中的Cpt215单元在Solid45单元的基础上,加入了节点水压自由度,使得土体渗透问题可以脱离传统的热量传递问题直接进行数值模拟。Biot从连续介质的基本方程出发,推导出了能准确反映孔隙水压力消散与土体骨架变形相互关系的三维固结方程。基于Biot三维固结理论,利用ANSYS12.0的CPT215单元,对盾构隧道开挖引起的超孔隙水压力的消散过程进行数值模拟,并研究由于超孔隙水压力消散引起的地表固结沉降。基于上海地铁2号线的开挖,将数值模拟的结果与实际监测到的规律进行比较(包括超孔隙水压力的消散过程和地表固结沉降历程),对超孔隙水压力区域数值、消散过程、地表固结沉降历程等进行分析。     

桩承式加筋路堤沉降的流固耦合分析

桩承式加筋路堤是一种应用于软土地区路堤工程的地基处理形式。为了研究路堤填筑及交通荷载对地基中超静孔隙水压力及路堤固结沉降的影响,结合某高速公路路堤地基处理工程实例,利用SIGAMA/W建立了桩承式加筋路堤沉降的流固耦合分析模型,分析在路堤填筑时的静水压力的变化规律,及其对固结沉降的影响,得出了相应的结论。     

CFG桩与夯实水泥土桩复合地基试验研究

介绍了由CFG桩与夯实水泥土桩组成的组合型复合地基和CFG桩复合地基在同一工程中的应用情况,通过静载荷试验检测了夯实水泥土桩复合地基、CFG桩复合地基以及组合型复合地基的承载力。结果表明,组合型复合地基远高于单一桩型复合地基。     

地震作用下含地下水边坡动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立赋含地下水的三维土质边坡模型,并基于Byrne动孔压增长模型,研究了不同地下水位下边坡的加速度、速度、频谱地震动力响应规律;分析了超静孔隙水压力变化规律。结果表明:在地震作用下,边坡对地震动加速度具有垂直放大效应和临空面放大效应,随着距坡面距离的减小,坡内加速度放大系数呈先减小后增大的趋势,含地下水边坡的放大作用大于无水边坡;速度放大系数沿坡面高程增加而增加,坡内速度放大系数变化规律与加速度一致;边坡主要对地震动的低频成分起放大作用,傅里叶谱峰值随地下水位升高而降低;边坡坡脚位置处超静孔隙水压力最小,但超孔比最大,极易发生液化。     

堆载预压与真空堆载联合预压技术在软基处理中的对比分析

堆载预压和真空堆载联合预压是软基处理中的常用技术,两者均通过荷载作用将土体中的孔隙水排出,使作用于土骨架上的有效应力增加,加速土体沉降固结,以增强其力学性能（变形、强度和稳定性等）。从两种预压方式的力学原理上分析了其异同点,采用非线性有限元方法对两种预压加载模式下软土地基的力学响应做了应力渗流耦合分析计算。着重研究了软基粘土孔隙比、有效应力、超孔隙水压和变形在两种预压模式下的变化规律。研究发现,真空堆载联合预压的加固范围较堆载预压的大,处理深度更深,固结沉降量也更大。真空荷载的施加还可有效地减小软基的水平