高速铁路风积土路基不均匀沉降特性与控制

利用MIDAS/GTS进行高速铁路风积土路基小均匀沉降特性的研究,结果表明地基加固桩和土之间存在相对变形和变形关键区,分析变形关键区找出影响风积土路基小均匀沉降的因素,采用控制变量法通过单因素数值模拟分析得出最佳径距比和碎石垫层厚度,通过拟介计算得出同时考虑径距比和碎石垫层厚度祸介作用的地基桩沉降计算式以及桩间土沉降计算公式。     

高速铁路风积土地基沉降预测与变形控制

针对高速铁路地基加固时有关区域类型土的问题,以高速铁路风积土地基为研究对象,通过现场监测以及数值模拟分析高速铁路风积土地基的沉降规律,表现为等桩长加固地基沉降成"中心大两边小"的形式分布于变形关键区,由现场监测数据通过拟合得出高速铁路风积土地基的沉降预测模型,通过对施工过程的动态数值模拟分析说明等桩长地基加固桩和土之间存在相对变形,针对这一问题提出了"力大强加固、力小弱加固"的均化变形平衡原理,依据沉降等值线在地基压缩层内的分布,采用变桩长加固控制措施,以地面中心点为原点确定变桩长的"半椭圆"布置形式,通过将变桩长地基加固模拟计算结果与试验路段允许沉降差对比分析,说明变桩长加固技术的优越性.     

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。     

高速铁路软土地区桩网复合地基沉降规律研究

为分析软土地区的高速铁路路基沉降规律,以某客运专线软土地基处理的工程实例为研究对象,对该段路基填筑过程和工后长期地基沉降观测结果进行分析,认为采用“水泥粉煤灰碎石桩+土工格栅+水泥级配碎石桩”复合地基加固形式的地基处理十分有效,满足客运专线地基沉降要求小于15 mm的要求.根据该工程实例情况,利用有限元分析软件ADINA建立相应的路基计算模型,模拟了桩径和桩间距不同时,路基填筑过程中地基表面的沉降变形规律,基于数值模拟结果建立了路基填筑过程中地基沉降的预测公式.数值模拟结果与现场沉降观测结果具有相同的规律,随着路基填筑高度的增加,地基沉降变大,且呈凹形沉降.研究结果表明,桩径和桩间距与地基沉降关系较大,桩径与地基沉降量成负相关关系,桩间距与地基沉降量正相关.     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑桩 土相互作用的基础上 ,根据桩 土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式 ;利用摩尔 库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式 ;讨论了桩 土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系 .研究结果表明 :用碎石桩加固软土地基 ,加固效果较好 ;但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不明显 .对于碎石桩加固的软土地基 ,应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算 .     

基于弹性地基板理论的桩网复合地基桩土应力比及沉降计算

将桩网复合地基中的水平加筋垫层视为弹性薄板,垫层下的竖向桩体及桩间土体视为不同刚度的弹簧体系,基于Filonenko-Borodich双参数弹性地基模型,考虑加筋垫层的抗弯、拉作用,根据静力平衡建立薄板挠曲变形控制微分方程,并利用Bessel复变函数推导出相应的挠度函数。在此基础上,考虑桩土变形协调,推导桩网复合地基桩土应力比及沉降的计算公式。为验证本文方法的可行性,对某工程算例进行计算分析。最后,基于本文方法,探讨分析加筋垫层复合弹性模量、筋材拉力、桩土刚度比等因素对桩网复合地基桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:计算与实测结果吻合良好。桩土应力比随桩土刚度比、加筋垫层复合弹性模量及格栅拉力的增大而增大。     

垫层厚度对长短桩复合地基性状影响的试验研究

为了研究垫层厚度对长短桩复合地基工作性状的影响,在室内模型试验的基础上,对无垫层2、cm垫层和5 cm垫层三种情况下长短桩复合地基的荷载与沉降的关系、桩土应力比、荷载分担比等问题进行了分析,结果表明,长短桩复合地基的沉降量随着垫层厚度的增加而增加;长桩桩土应力比随垫层厚度的增加而减小,短桩桩土应力比的变化不如长桩明显;无垫层时,长桩荷载分担比较大,桩间土和短桩荷载分担比很小,铺设垫层后,随垫层厚度的增加,长、短桩荷载分担比都逐渐减小,桩间土荷载分担比逐渐增大。     

复合地基垫层破坏模式的试验研究与数值模拟

为了研究复合地基中不同厚度碎石垫层的破坏机理,在室内模型试验中,利用数字图像无标点量测技术,研究了复合地基碎石垫层的变形场与变形模式,得到了碎石垫层的变形范围、滑动面位置与形状,再现了碎石垫层破坏形成完整破坏滑移线的全过程.通过开发颗粒流程序,模拟室内模型试验中碎石垫层在加载过程中的破坏过程,并与模型试验结果进行了对比.结果表明:当垫层厚度小于桩径时,桩身中性点位置集中于0.2～0.4倍桩长处,垫层发生局部剪切破坏;当垫层厚度大于桩径时,桩身中性点位置集中于0.7～0.9桩长处,垫层发生整体剪切破坏.刚性桩复合地基碎石垫层破坏机理的揭示对于优化复合地基碎石垫层的设计具有重要的参考价值.     

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.     

考虑纵横耦合变形的土工格室加筋体变形分析

针对土工格室加筋体的受力变形特点,将其视为小挠度弹性圆薄板,考虑土工格室与桩土加固区的变形协调、土工格室垫层耦合的水平与竖直变形以及上下界面的摩阻效应,建立此轴对称条件下薄板的挠曲变形控制微分方程,利用Bessel复变函数构造竖向及水平位移解析表达式,从而得出双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式.采用某工程试验结果对该计算方法进行了验证,证明本文计算方法的合理性.参数分析表明:在一定范围内改变加筋体的复合弹性模量、桩土刚度比、上下界面摩阻系数比等因素可以起到调节双向增强复合地基网下桩土应力比和降低格室体沉降的作用.     

双向复合地基的有限差分法分析

在对双向复合地基的各组成部分及工作原理进行分析的基础上,基于薄板变形的有限差分法理论和Winkler 弹性地基模型,对水平-竖直向增强体系进行合理假定,并考虑复合地基中碎石桩的双向排水作用,提出了桩土应力比随时间变化关系式以及路基工后沉降计算方法.该方法综合反映了桩土应力比随时间变化的特性以及荷载大小、网及桩间土的刚度、复合地基置换率、散体材料桩体的双向固结作用等因素对桩网复合地基的工后沉降的影响.用文中计算方法对一工程实例进行计算,验证了计算方法的可行性.     

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.     

柔性荷载下粉喷桩复合地基变形特性试验研究

进行了粉喷桩复合地基载荷试验,在桩顶和桩周土面埋设了沉降标分别观测桩顶和桩周土面沉降.研究表明:荷载板沉降与桩间土面沉降十分接近,桩间土地面沉降明显大于桩顶沉降,主要表现为桩体部分刺入路基内,柔性荷载下桩土变形不满足等应变条件.在某一深度L0处存在等沉面,即该位置处桩体沉降与桩间土沉降相等.对此提出了一种柔性路基下水泥土桩复合地基沉降计算方法,该方法将压缩层分为3层;a.等沉面以上加固层;b.等沉面以下加固层;c.下卧层,地基沉降为3层土的压缩变形之和,a层的压缩变形可按改进应力修正法计算,b和c层压缩变形可按应力修正法计算.通过工程实例验证了所提出的计算方法.     

高速铁路路基下伏软土层复合地基处理技术

为了防止厦深高速铁路潮汕站大厚度软土层路基产生不均匀沉降,设计了CFG桩加固方案。通过合理控制CFG桩复合地基构建的关键工序,优化CFG桩施工技术参数顺利实现了对路基下伏软土层的加固处理。桩身完整性检测结果表明:Ⅰ类桩占比93.5%,Ⅱ类桩占比6.5%,所有桩均属于完整桩或基本完整桩,质量符合要求。FLAC3D数值模拟结果和后期变形监测数据均表明路基累计沉降量在合理范围内,证明CFG桩加固软土层效果良好,构建的复合地基承载能力强、稳定性高。     

路堤荷载下刚性桩复合地基桩帽效应分析

在分析路堤荷载作用下刚性桩复合地基中桩帽效应的基础上,通过理论分析、有限元计算、室内模型试验以及现场测试等方法,研究了桩帽以及桩帽尺寸的大小,对刚性桩复合地基中桩土分担比、加筋垫层的应力以及整体沉降特性等的影响.研究表明:桩帽的存在增加了桩顶与垫层之间的接触面积,起到均化桩顶集中力、减小桩顶向垫层刺入量的作用,使带帽刚性桩复合地基控制沉降的能力远好于不带帽刚性桩复合地基;桩帽尺寸逐渐增大,桩间土的应力明显减小,Q-S曲线由"陡降型"向"缓变形"转变,有助于带帽刚性桩复合地基整体承载力的发挥,从而提高了刚性桩复合地基的利用效率.     

高速铁路桩承式结构路基地基沉降计算方法

采用Mindlin-Boussinesq联合求解桩间土的附加应力,再根据e-lgp曲线法(e为孔隙比,p为土体压力)计算地基沉降的方法对高速铁路两种刚性桩桩承式结构地基进行了沉降计算,并与现行计算方法及现场实测数据进行对比分析.分析表明:现有规范计算方法对高速铁路路基荷载作用下刚性桩桩承式结构,及超固结或结构性较强的地基土体沉降计算有局限性;Mindlin-Boussinesq联合求解刚性桩桩承式结构地基中桩间土的附加应力沿深度的分布规律符合实际工程分布情况;Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力并根据e-lgp曲线法计算地基沉降的方法的计算沉降值与实测值较为接近,并能考虑刚性桩复合结构地基设置参数情况及地基土应力历史等影响因素.     

高速铁路柱锤冲扩桩复合地基沉降有限元分析

高速铁路路基的关键技术在于控制其沉降在允许范围之内。采用有限元可以模拟柱锤冲扩桩复合地基在各种工况下的工作状态。结合工程实例,运用MIDAS/GTS软件建立二维模型,对不同垫层和路堤厚度、水泥掺量、桩径和桩间距的复合地基影响因素进行系统分析,研究了柱锤冲扩桩复合地基在不同工况下的沉降规律。     

高速铁路CFG桩复合地基柔性载荷试验探讨

高速铁路路基基础有两种形式:刚性基础和柔性基础,但目前对于CFG桩复合地基常用的质量检测方法为刚性承压板载荷试验,这种检测方法对于柔性基础来说是存在缺陷的.本文给出一种适合于高速铁路柔性基础作用原理的复合地基载荷试验方法,模拟高速铁路柔性加载的特性.通过对高速铁路CFG桩复合地基现场试验,研究其沉降变形和桩土荷载分担特性.     

基于厚壁圆筒模型的筋箍碎石桩沉降计算

为解决现有方法难以考虑加筋材料实际受力状态而低估筋箍碎石桩复合地基沉降的问题,假设桩土等应变且均为线弹性材料,选取单桩有效加固单元整体作为分析对象,其中碎石桩同时受到加筋材料和土环的约束作用,而土环则可以考虑为同时受到单桩有效加固范围外土体的静止土压力和内部碎石桩鼓胀压力共同作用的厚壁圆筒,再结合广义胡克定律得到应力应变关系,进而导出了筋箍碎石桩复合地基沉降计算的新方法.采用工程实例验证并与已有方法进行比较,同时分析了外荷载水平、置换率对复合地基总沉降和桩土应力比的影响.与已有方法相比,该方法可以使上部荷载和筋箍碎石桩侧向受力变形联动进而调整加筋材料内力,从而更符合筋箍碎石桩实际受力变形情况,计算值与实测值相对误差为+5.70%,与现有保守计算方法相比误差最小.参数分析表明:置换率对于控制复合地基总沉降具有重要作用,外荷载一定时复合地基总沉降与桩土应力比均随着置换率提高而减小.     

基于厚壁圆筒模型的筋箍碎石桩沉降计算

为解决现有方法难以考虑加筋材料实际受力状态而低估筋箍碎石桩复合地基沉降的问题,假设桩土等应变且均为线弹性材料,选取单桩有效加固单元整体作为分析对象,其中碎石桩同时受到加筋材料和土环的约束作用,而土环则可以考虑为同时受到单桩有效加固范围外土体的静止土压力和内部碎石桩鼓胀压力共同作用的厚壁圆筒,再结合广义胡克定律得到应力应变关系,进而导出了筋箍碎石桩复合地基沉降计算的新方法.采用工程实例验证并与已有方法进行比较,同时分析了外荷载水平、置换率对复合地基总沉降和桩土应力比的影响.与已有方法相比,该方法可以使上部荷载和筋箍碎石桩侧向受力变形联动进而调整加筋材料内力,从而更符合筋箍碎石桩实际受力变形情况,计算值与实测值相对误差为+5.70%,与现有保守计算方法相比,误差最小.参数分析表明:置换率对于控制复合地基总沉降具有重要作用,外荷载一定时复合地基总沉降与桩土应力比均随着置换率提高而减小.