垫层土拱效应试验与计算方法

为了研究刚性桩复合地基垫层土拱效应的作用机理,通过可视化模型箱对不同桩间距及垫层厚度的刚性桩复合地基进行室内模型试验,并对加载过程中桩顶及桩间土压力进行测试.利用数码相机拍摄数字照片观测垫层土体的变形,由垫层土体的位移场得出垫层内土拱几何形状,提出了二维土拱分析模型,运用二维力学方法对土拱分析模型进行计算,求解出桩顶及桩间土应力,并利用室内模型试验数据对理论解进行验证.结果表明,土拱分析模型计算结果与试验数据吻合较好,当垫层厚度与桩间距之比达到0.7时,垫层内部开始产生土拱.土拱分析模型的建立对于土拱效应作用机理和刚性桩复合地基垫层受力机理的揭示具有一定的参考价值.     

复合地基中垫层作用机理

以土力学和弹性理论为基础推导出了刚性、半刚性桩复合地基的竖向变形协调方程,从理论上建立了垫层厚度及压缩模量对刚性、半刚性桩复合地基性质和形状的影响的数学表达式.在此基础上,得出了不同的垫层厚度及垫层模量对桩土应力比、桩身最大应力位置、桩身最大应力、桩土荷载传递的影响.研究结果表明增大垫层厚度及降低垫层模量都能缓解桩顶应力集中程度,但等沉面位置下降,桩端应力增大,因此,靠过多地提高垫层厚度和降低垫层模量来获得较低的桩土应力比不可取;垫层的最佳厚度为0.2～0.5 m,垫层的最佳压缩模量为30一100MPa,这与目前工程上常用的垫层厚度和垫层模量相符;利用该方法可对刚性、半刚性桩复合地基进行优化设计.     

竖向荷载下软土中碎石单桩破坏模式及承载力计算

采用有限差分法对软土地基中碎石桩单桩竖向受荷破坏全过程进行数值模拟研究.引入考虑体积应变截断的塑性硬化模型模拟碎石桩体,能够较好地反映碎石桩体的非线性剪胀力学行为以及由此引起的桩土相互作用.重点分析了桩体鼓胀变形、桩侧土压力演化以及由此决定的单桩破坏模式与典型荷载沉降曲线.传统单桩极限承载力公式所假设的整体剪切破坏模式仅适用于刚度较大的土体,而在软土中局部剪切破坏模式更为常见.为此,基于弹塑性介质中圆孔扩张理论推导了考虑桩体鼓胀变形及桩周土体刚度的碎石桩单桩承载力计算公式,并通过对比数值解验证了推导公式的有效性.较为系统地研究了软土地基中碎石桩单桩的承载机理及破坏模式,可为进一步研究碎石桩复合地基承载机理打下坚实的基础.     

基础埋深对碎石桩复合地基桩体破坏模式的影响

针对碎石桩复合地基中桩体性能,通过有限差分数值模拟与模型试验对比分析,验证了数值模型的可靠性,进而通过变化饱和黏土中碎石桩复合地基的埋置深度,分析了复合基础下单桩与群桩的承载特性和破坏模式。研究结果表明:增加复合地基的基础埋深,单桩复合地基的基础外土体围压增强,桩体侧向约束增加,桩体的最大径向位移减小,桩体破坏位置沿桩体向下移动;群桩复合地基桩体的破坏模式主要由桩体所在位置决定,中心桩破坏位置位于桩体较深处,边桩的破坏位置发生在桩顶附近,基础埋深对边桩的侧向约束作用较明显;摩擦型群桩复合地基破坏模式随埋置深度发生转变,并导致桩体破坏模式由最初沿水平方向鼓胀(剪切)破坏转变成为向下的刺入破坏。     

水泥粉喷桩复合地基的应力及荷载传递机理

采用水泥粉喷桩加固某高等级公路软弱地基后,在复合地基上铺设碎石垫层,进行复合地基静载荷试验,并在压板下放置钢弦式压力盒,根据作用在桩-土的应力测试结果,分析了整个加荷过程中该类复合地基的桩土应力比的变化规律及其与垫层厚度的关系.据此,对复合地基中桩土共同作用机理进行探讨.图3,表2,参5.     

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.     

刚性桩复合地基的变形计算及研究

分析了复合地基变形计算的两条路径和垫层压缩模量随荷载水平的变化,计算桩顶应力和桩顶应力变化范围,对刚性桩复合地基的变形进行控制,得出结论:褥垫层的压缩量会成为复合地基变形量的主要部分,其厚度不应与桩径挂钩,褥垫层厚度越薄,越能减少地基的不均匀变形。     

夯实水泥土桩复合地基中桩-土-垫层共同作用机理

基于剪切位移法,引入Mylonakis&Gazetas桩-土相互作用及温克尔地基模型,导出复合地基中桩-桩、桩-土及土-土相互作用柔度系数计算式;在此基础上,考虑垫层的影响,提出路堤荷载作用下桩-土-垫层共同作用分析的新方法,并利用Matlab软件编制相应的计算程序。以夯实水泥土桩复合地基为例,进行路堤荷载下夯实水泥土桩复合地基的室内模型试验,探讨垫层模量及厚度对桩与土差异沉降的影响。研究结果表明:在路堤荷载作用下,设置合适的柔性垫层,能有效增加桩体承担荷载的比例,发挥桩的承载能力,减少桩与桩间土之间的差异沉降及复合地基的沉降,改善复合地基的工作性状。     

芜湖长江大桥南岸接线工程CFG桩复合地基承载力评价

根据芜湖长江大桥南岸接线工程试验结果和复合地基桩土共同作用的特性,研究了外荷载增加时不同厚度垫层条件下CFG桩复合地基桩土应力比、荷载分担比以及沉降的发展历程;认为垫层厚度和材料对CFG桩复合地基的承载力性状有很大影响,并且两者之间存在匹配问题;提出了在CFG桩静载荷试验时,可以采用厚度为50~150 mm的石屑+中粗砂、碎石+中粗砂或碎石+石屑垫层。     

水泥粉喷桩复合地基的工程特性

通过现场原位试验,研究了粉喷桩复合地基受荷作用后的工作性状和桩土应力比的特点,并据此提出了复合地基承载力标准值的取值方法.依据桩身变形破坏特点,分析了粉喷桩复合地基的变形破坏机理,探讨了其变形计算方法.     

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。     

CFG桩复合地基桩土应力比影响因素分析

概述了CFG桩复合地基,介绍了工程试验概况,并从桩间距、桩径、桩长、垫层变形、褥垫层厚度、桩间土变形模量、持力层变形模量等方面对桩土应力比进行了分析。     

碎石桩地基处理技术研究

文章结合工程实例,阐述了碎石桩在地基处理中加固机理及施工方法.并从碎石桩的加固机理、破坏形式及碎石桩复合地基承载力等方面进行阐述,以保证碎石桩复合地基承载力的工程质量,提高碎石桩的设计和施工水平.     

CFG桩复合地基垫层设置试验研究

文章通过CFG桩复合地基的室内模拟试验 ,对CFG桩中的柔性垫层设置问题进行了研究,建议在实际工程中应根据CFG桩的具体工作条件合理的设置垫层。其室内静载试验模型虽然不能完全模拟现场CFG桩的工作状态 ,但定性分析CFG桩复合地基的工作机理是可行的     

刚性桩复合地基边桩效应的模型试验研究

刚性桩复合地基的边缘区域存在着边桩效应,这与刚性桩复合地基的失稳破坏存在着直接联系,对复合地基的承载能力和工作性状具有重要的影响.基于模型试验,通过对桩体轴力、桩侧摩阻力和桩土应力的分析,对刚性桩复合地基的边桩效应进行了系统的研究.研究表明:桩身最大轴力点位置大约在1/3桩长处,也与桩侧摩阻力中性点的位置基本相同;在相同荷载作用下,内桩分担的轴力比边桩大,且受力比较均匀;桩土应力的分布规律验证了刚性桩复合地基中土拱效应的产生,且内桩的桩土应力比大于边桩,体现了内桩相对于边桩在荷载传递中发挥了更为明显的分担作用.研究结果对于具体的工程应用具有一定的指导意义.     

桩周土含水率对三维碎石桩基承载力影响的实验

探讨桩周土含水率对碎石桩桩体的荷载传力效率的影响。通过含水桩周土与碎石桩组成的复合地基的室内三维荷载试验,和对碎石桩两端应力的计算处理,详细分析了碎石桩的桩长、截面形状和桩周土含水率对桩体承载力的影响。结果表明:当桩周土含水率为11.6%时,长桩桩体分担荷载最大;当为较低和较高的含水率时,桩体分担的荷载部分减小,底部应力较小。给出了碎石桩复合地基由刺入破坏向鼓胀破坏转变的关键参数——临界长径比。含水率不同,桩体对应的临界长径比不同。对应于试验中所采用的含水率(7.89%～16.01%),桩体临界长径比为20～22.5,且临界长径比随含水率的增加呈先增加后减小的变化趋势。     

CFG桩复合地基垫层设置试验研究

文章通过CFG桩复合地基的室内模拟试验，对CFG桩中的柔性垫层设置问题进行了研究，建议在实际工程中应根据CFG桩的具体工作条件合理的设置垫层。其室内静载试验模型虽然不能完全模拟现场CFG桩的工作状态，但定性分析CFG桩复合地基的工作机理是可行的。     

循环荷载作用下碎石桩加固液化地基试验研究

应用简易振动台和叠层剪切变形模型箱,进行了循环荷载作用下碎石桩加固液化地基试验研究,试验分析了碎石桩的加固效应,并着重分析了碎石桩的排水效应.复合地基模型采用三角形及矩形两种方案加固细砂土液化地基,试验结果表明:无论是矩形加固方案还是三角形加固方案,碎石桩均有效地防止了地基液化,并且激振结束后,碎石桩加速了孔隙水压力的消散.     

基于DUNCAN-CHANG模型的刚性桩复合地基沉降变形分析

为研究影响刚性桩复合地基沉降的影响因素,对刚性桩复合地基进行室内压缩试验,基于DUNCAN-CHANG模型利用有限元软件对不同桩长、不同桩径、不同褥垫层厚度和不同桩数(相同置换率)等影响刚性桩复合地基沉降的主要影响因素进行数值模拟.结果表明:随着桩长和桩径的增加,刚性桩复合地基沉降减小,控制桩长比控制桩径对刚性桩复合地...     

碎石桩桩身鼓胀变形测试技术研究

针对竖向荷载作用下碎石桩等散体材料桩桩身竖向压缩同时伴有侧向鼓胀变形这一特性,自行开发研制出量测桩身鼓胀变形的测试仪器,其原理是通过量测变形后的桩身周长来确定碎石桩的鼓胀量.通过与水玻璃胶结碎石桩量测其变形后周长等方法测试结果对比分析,验证碎石桩桩身鼓胀变形测试技术的可行性和测试精度.将该技术应用于室内模型试验中碎石桩鼓胀变形量的量测,测试结果表明,碎石桩鼓胀变形量随上部竖向荷载的增加而增加,同一荷载等级下鼓胀变形先随深度的增加而增加,后又随深度的增加而减小.