包裹碎石桩在粉质黏土地基中的承载特性研究

为了探究包裹碎石桩对粉质粘土地基的加固效果,本文基于模型试验和数值模拟方法,对包裹碎石桩与传统碎石桩复合地基承载力特性进行了研究,并分析了碎石模量、碎石内摩擦角和土工格栅刚度等参数对包裹碎石桩复合地基承载及变形的影响。结果表明：传统碎石桩复合地基在荷载小于20kPa时,沉降增大不明显。当荷载大于30kPa时,沉降迅速增大,复合地基失稳破坏;在一定的粒径范围内,相同级配下,碎石粒径越大,碎石桩整体变形越小,承载能力越高;包裹碎石桩的碎石模量在高应力状况下,对复合地基沉降的影响效果较为明显。当桩土模量比大于30时,其对复合地基的沉降影响逐渐减弱;增大碎石内摩擦角能有效增大桩土应力比,并提高桩身应力传递效率。随着内摩擦角的增大,复合地基的沉降逐渐减小,在高荷载水平下,其影响效果更加明显;土工格栅的包裹能减少复合地基沉降,但影响程度有限,当包裹刚度J>1000kN/m时,对沉降的影响逐渐减弱。     

粉质黏土中包裹式散体材料桩复合地基承载特性

为探究包裹式散体材料桩在粉质粘土地基中的应用和包裹式散体材料桩复合地基的承载特性。本文根据实际路基工程的特点,采用室内模型静载试验方法,研究了粉质粘土中包裹式散体材料桩复合地基的承载特性、应力传递规律和孔隙水压力变化规律,试验结果表明:包裹式散体材料桩复合地基的承载能力和变形特征主要受包裹的长度和包裹材料的强度的影响。随着包裹材料的强度的提高,包裹式散体材料桩复合地基的承载能力也随之增加;包裹式散体材料桩复合地基的超静孔隙水压力随散体材料桩的包裹材料的强度和包裹长度的增大而减小,不同加固形式下复合地基的超静孔隙水压力随着应力的增加而非线性增长,加载初期,增长较快,随着加载地进行,后期的增长变缓,并会趋于稳定;最后根据现行的建筑地基设计规范和已有包裹式散体材料桩复合地基的设计方法的研究资料,对粉质土包裹式散体材料桩复合地基的设计计算方法进行了总结归纳,并与试验结果进行了对比,计算结果与试验结果较为一致。     

不同桩体材料复合地基承载及变形性状对比试验研究

通过室内模型试验,实测得到碎石桩、夯实水泥土桩和CFG桩复合地基桩土荷载分担比、桩土应力比和桩间土深层变形,并对三类不同桩体材料复合地基的承载及变形性状进行了对比分析.认为碎石桩复合地基和夯实水泥土桩复合地基均存在有效桩长或有效复合土层厚度;碎石桩桩长超过有效桩长,对提高复合地基承载力和压缩模量、减小变形效果不明显,除一些特别情况如为处理可液化地基外,设计桩长可适当超过有效桩长,但不宜过长;夯实水泥土桩复合地基的有效桩长与桩身强度相关性显著,应以桩身强度控制进行夯实水泥土桩桩体设计,使按桩身强度确定的单桩承载力大于或等于由桩周土及桩端土的抗力所提供的单桩承载力;CFG桩复合地基桩身强度高,桩体自身压缩性小,可全桩长发挥侧阻作用,当桩端落在好的持力层时,能很好地发挥端阻,提高承载力,减小变形,设计时应优先选择好的桩端持力层进行设计.     

高填方路堤段桩网复合地基承载机理及桩土应力比计算方法

针对高填方段软土路基在路堤荷载下桩网复合地基的受力特点,分析了其自上而下的荷载传递机理.首先,将路堤简化为内外土柱,通过内外土柱的整体微分平衡关系,得到了等沉面高度的理论计算式,由此较为合理地模拟了高填方段的土拱效应.而后,针对荷载传递至土工垫层阶段,采用薄膜模拟了桩土之间的荷载分配关系.在此基础上,将桩网复合地基划分为众多土工格栅、桩及桩间土单元体,桩体及桩间土简化为弹性支撑,进一步得到了高填方段桩网复合地基桩土应力比计算式.最后,对影响高填方段桩网复合地基桩土应力比的各主要影响参数进行了初步研究.结果表明,桩土应力比随路堤高度增大逐渐减小,即填土高度增加后桩土荷载分配趋于均匀,而桩间距、填土的压缩模量的增大将导致桩土应力比增加.此外,土工格栅抗拉强度的增大将加大桩土应力比值,但影响幅度较小.     

土工格栅老化对双向复合地基性状影响的室内模型试验

为研究土工格栅老化时长对双向复合地基性状影响的规律,对土工格栅进行光氧、热氧老化,选用不同老化时长的土工格栅作为双向复合地基的横向增强体,建立双向复合地基室内模型,定时监测复合地基及其各组成部分(包括褥垫层、桩体加固区和桩底持力层)的沉降、土工格栅应变和土工格栅上下的土压力;分析经不同时长老化的土工格栅对双向复合地基及其各组成部分沉降、土工格栅应变和土工格栅上下桩土应力比的影响规律。试验发现:双向复合地基及其各组成部分沉降值和土工格栅应变量均随土工格栅老化时长增大而增大;土工格栅下侧桩土应力比和复合地基承载能力均随土工格栅老化时长增大而减小;土工格栅上侧桩土应力比与土工格栅老化时长无关。     

碎石桩复合地基桩土应力比的时效分析

对碎石桩复合地基的时效特性进行研究,根据桩体及桩间土体应力随时间的变化规律,考虑碎石桩复合地基中土体径向、竖向双向排水固结的特点,基于线弹性状态下桩体及桩间土体的应力一应变关系,分别给出考虑时效的桩体与桩间土体竖向应力计算方法,进而建立桩土应力比时效计算的双曲线模型,得到考虑时效的桩土应力比计算方法.研究结果表明:碎石桩复合地基桩土应力比随时间呈双曲线变化,其值与不考虑时效时相比可增大1倍,时效非常明显,在具体计算时不容忽视;双曲线时效模型能够有效地模拟碎石桩复合地基桩土应力比的时效规律;利用桩土应力比时效模型对某工程实例进行计算、分析,理论桩土应力比随时间的变化曲线与实测曲线较吻合.     

夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状试验研究

针对软土地基中的夯实水泥土桩复合地基,分别进行1组圆柱形桩和3组不同楔角楔形桩的9桩复合地基对比试验,研究这4组复合地基在相同条件下的桩－土平均沉降差、桩体应力、平均桩－土应力比、平均沉降随荷载变化的规律.研究结果表明:夯实水泥土楔形桩能有效地调节桩－土沉降差和地基沉降,提高地基承载力:增大楔形桩的楔角能使桩体较早地发挥其承载性能:在一定荷载范围内,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩一土应力比夯实水泥土圆柱形桩复合地基的平均桩一土应力比大:随着荷载的增加,桩体所分担的荷载是有限的,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩－土应力增长趋于稳定或下降,即楔形桩的倾斜侧壁能有效地缓解桩体应力集中现象.     

高层建筑刚性桩复合地基承载受力性状研究

为研究高层建筑刚性桩复合地基的工作机理和荷载传递特性,在南京某高层建筑刚性桩复合地基工程现场进行了多项复合地基原位载荷试验与应力测试.根据试验数据,对复合地基承载机理、应力分布和变化规律进行了分析与探讨.对四桩复合载荷试验进行了数值模拟,分析结果与实测数据吻合较好.研究结果表明:桩体对桩间土的加固效果随荷载水平增加而提高,桩间土承载力提高系数为1.16,发挥系数为0.88~1.00;桩土应力比随荷载增加而增大,最终稳定于15~17之间;加载过程中,刚性桩的承载力发挥滞后于桩间土,桩侧阻力的发挥早于桩端.基于试验和数值模拟的结果,提出承载力取值标准的建议,可供同类工程设计和研究参考.     

经排水固结的中心排水注浆混凝土桩承载特性数值分析

为获得经排水固结的中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载性状,通过数值分析手段,对中心排水注浆混凝土桩和普通预制混凝土桩进行单桩复合地基静载荷试验对比研究,以此分析荷载-沉降曲线、桩体轴向应力、桩体侧摩阻力以及桩-土应力比等特征规律。结果表明,相比普通预制混凝土桩单桩复合地基,中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基承载力提高了约120%,可见应力集中现象显著降低,桩周土承载力得到增强,桩周土载荷能力发挥程度得到改善。研究成果可为中心排水注浆混凝土桩单桩复合地基工程应用提供理论指导。     

刚性基础下柔性桩加筋复合地基室内模型试验研究

为了研究刚性基础下柔性桩加筋复合地基在静力荷载下的受力性能,本文采用自行研制的室内模型试验设备,考虑是否加筋、不同桩径、格栅上预应力等影响因素,对刚性基础下柔性桩加筋复合地基开展室内模型试验研究。试验结果表明:垫层中格栅下土压力大于格栅上土压力,随着荷载增大而增大,桩径较大的复合地基中垫层格栅下土压力与上土压力之比较大;土工格栅上预应力增大,土工格栅下土压力与格栅上土压力之比减小;与未加筋的柔性桩复合地基相比,柔性桩加筋复合地基垫层中格栅下土压力与格栅上土压力之比较小,应力扩散效果更好。     

基于沉降控制的储罐CFG桩复合地基设计方法

针对传统的储罐CFG桩复合地基按承载力控制的设计方法没有充分考虑桩间土和CFG桩的实际承载力的问题,根据复合地基中桩间土和CFG桩的变形受力特性以及储罐基础的特点,提出了基于沉降控制的储罐CFG桩复合地基设计方法。根据复合地基沉降与不同加固深度和不同置换率的关系,按复合地基的允许沉降,确定某一经济可行的地基处理技术方案,并验算复合地基的整体承载力,从而实现优化设计,并通过工程实例应用验证了此方法的可行性和经济性。     

循环荷载下筋箍碎石桩复合地基动力特性数值分析

过7组三维有限差分数值模拟试验,研究了循环荷载作用下筋箍碎石桩复合地基的动力特性,着重分析了4个重要参数对其性能的影响,并将数值计算结果与室内模型试验结果进行了对比分析,验证了数值计算结果的合理性. 结果表明,在循环荷载作用下,筋箍碎石桩复合地基的应力和沉降变化具有明显的动力特性. 相同循环加载条件下,增大碎石密度可有效提高碎石桩的承载力. 筋材使碎石桩的力学性能得到了改善,不同长度的加筋会对碎石桩产生明显不同的效果,在一定范围内增加碎石桩的加筋长度可以有效提高碎石桩的承载力. 筋材对复合地基顶部的累积沉降和应力集中率有显著影响. 筋材能提高碎石桩的整体性,加筋长度越长的碎石桩的振动协调性越好. 桩径对筋箍碎石桩复合地基顶部累积沉降的影响比较明显,碎石桩的最佳L/d值为8/3. 数值计算结果与室内模型试验结果拟合较好,沉降值最大相差7%,桩侧应力值最大相差9%.     

碎石桩复合地基承载及变形性状研究

为探讨碎石桩复合地基的承载力、加固区压缩量与桩周土塑性区展开半径的关系,在基于碎石桩与桩周土的竖向位移相等、侧向变形协调与连续的条件下,利用弹塑性理论对碎石桩复合地基的承载及变形性状进行了分析研究,推导出了作用在复合地基上的荷载、碎石桩所分担的荷载及加固区压缩量与桩周土塑性区半径的关系的系列解析算式.算例表明,作用在复合地基上的荷载、碎石桩所分担的荷载及加固区压缩量与桩周土塑性区半径的关系几乎是线性的.为验证本文方法的可行性,将模型试验的结果与计算结果进行了对比.对比表明:加固区压缩量的计算结果与实测结果的相对误差未超过5%.     

CFG桩复合地基褥垫层效用的三维有限元分析

水利工程中常采用CFG桩复合地基以提高水闸地基的承载力。由于上下游存在水位差,褥垫层材料常采用水泥土或黏性土代替散粒体材料。利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立单桩复合地基三维有限元模型,分析了不同褥垫层材料、不同桩体模量及不同桩长对桩土应力比和桩土沉降的影响。为CFG桩复合地基褥垫层材料的选择、桩长及桩体模量的设置提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

粉喷桩复合地基桩土应力比的试验研究

粉喷桩群桩复合地基静载荷试验及桩土应力比的试验结果表明 ,粉喷桩复合地基的变形 ,可分为弹性、弹塑性、塑性三阶段 ,利用其 logs- logp曲线可确定复合地基的承载力值。在试验荷载条件下 ,随着荷载水平的增加 ,桩间土的应力增长幅度变小 ,而桩体应力增长幅度变大 ,桩体逐渐承担大部分上部荷载 ,桩土应力比与荷载之间基本上呈线性增长趋势     

河谷型风电场振冲碎石桩处理效果试验研究

针对河谷型风电工程地基承载力不足、砂土液化及沉降变形等不良条件,进行了振冲碎石桩的现场施工。通过标贯试验检查砂土液化消除,利用重型动力触探试验和静载试验对成桩质量和复合地基土的承载力特征值进行检测分析,最后通过分析沉降观测数据以及压缩模量分析检验地基变形改善情况。结果显示振冲碎石桩对地基承载力提高效果明显,消除地基砂土液化,并加速地基沉降变形到位,使得复合地基承载力在处理后达到设计要求,满足施工需要,可为今后类似工程提供参考。     

建筑垃圾复合地基的试验与数值仿真分析

为研究建筑垃圾复合地基的承载性能,自制大型固结仪对某工程中利用建筑垃圾进行路基处理的土样、单桩及复合地基进行室内压缩试验,并通过工程现场静载试验对其承载力进行检测,利用有限元软件对不同桩径、桩长、弹性模量的建筑垃圾复合地基进行数值模拟.结果表明:建筑垃圾复合地基能显著提高软弱土路基的压缩模量,提高其承载力;增大建筑垃圾散体材料桩桩径可以显著提高路基承载力,减小路基沉降;改变桩长及桩身模量对提高软弱土路基承载力和降低路基沉降的效果并不明显.因此,建筑垃圾复合地基可以应用于软土路基处理中.     

长期荷载下有侧向约束柔性桩复合地基试验

为探讨长期荷载作用下柔性桩复合地基的工作性状,进行了有无侧向约束条件下夯实水泥土桩复合地基的长期荷载对比试验.在复合地基表面埋设沉降标,量测了桩体和土体沉降值,得到了桩和土的沉降随时间的变化规律;通过在桩间土表面、桩顶、桩端埋设土压力盒和在桩身埋设内贴应变片PVC管量测应力值,获得了桩顶与土顶应力、桩-土应力比、桩身轴力随时间发展的变化规律.试验结果表明:在长期荷载作用下,设置了约束长桩夯实水泥土桩复合地基的工作性状明显优于无约束夯实水泥土桩复合地基的工作性状——大幅度缩短了进入沉降稳定时间(约为64%),减小工后沉降量(约为29%~42%),降低桩-土应力比约39%;明显地调整了桩身轴力分布.分析认为:采用柔性桩加固软土路基时,在加固区边缘设置刚性长约束桩,能有效地控制路基的工后沉降,提高路基的承载性能.     

微型桩复合地基承载力发挥系数试验分析

微型桩复合地基以列入新修订的《建筑地基处理技术规范》JGJ 79,有关复合地基承载力计算的设计参数尚需要进一步研究和积累资料.通过复合地基静载荷试验结果的分析,研究了采用新规范计算微型桩复合地基承载力时,增强体桩承载力发挥系数、桩间土承载力发挥系数,结果表明发挥系数与桩间距、桩径、垫层厚度、桩土相对刚度有关.满足新规范要求的一般设计条件下,λ可取0.9～0.95,对应β可取1.20～0.9.     

PVC管桩在软土地基处理中的实验研究

为了提高路基工程中软土地基的处理效率,根据地基处理中挤密并排水固结原理,利用PVC管作为管桩对软土地基进行处理。根据地基承载力及变形实验,得出待处理地基位移-荷载关系曲线,从而评价处理前后综合地基承载力的变化。实验表明,在沉降良好的原状土中,每平米压入6根管径为75 mm的PVC管桩,其地基承载力可提高至1.909 MPa,而变形量小于14 mm,可满足路基的承载力及变形要求。