劲芯水泥土桩复合地基承载路堤失稳破坏模型试验

劲芯水泥土桩可有效提高软土地基承载力,减小地基沉降和提高边坡稳定性。目前对于劲芯水泥土桩的研究主要集中在其承受竖向荷载条件下的工程特性上,对于路堤荷载下桩体失稳破坏模式与计算方法的认识尚不全面。开展1g重力场模型试验,对比研究了路堤荷载下天然地基、水泥土桩复合地基、劲芯水泥土桩复合地基路基变形、桩土应力、桩体应变、桩体破坏形态及路堤失稳模式,并评价了现有刚性桩复合地基稳定性计算方法对于劲芯水泥土桩复合地基承载路堤稳定性分析的适用性。结果表明：相较于水泥土桩,劲芯水泥土桩能有效约束地基土变形,路面沉降约为水泥土桩复合地基的61%～71%,坡外隆起约为12%～46%,进而显著提高路堤的稳定性。在路堤荷载下,劲芯水泥土桩表现出渐进式失稳破坏特征,桩体可发生纯压破坏、压弯破坏和弯曲破坏,且与桩体刚度和相对于路堤位置有关,桩体断裂位置与滑动面位置并未重合。等效抗剪强度法对于劲芯水泥土桩承载路堤稳定性分析具有一定的适用性和应用价值。     

考虑水泥土软化特性的桩承加筋路堤渐进破坏研究

针对目前水泥土桩承加筋路堤稳定性计算较少考虑水泥土应变软化特性的不足，采用无筋水泥材料破坏后特性的应变软化模型(Concrete Model, CM)研究桩承加筋路堤的失稳过程，通过分析不同位置桩体受力特性和桩体塑性区的发展情况，探究桩体的破坏顺序及破坏模式.结果表明：CM模型能够准确地模拟应变软化对水泥土剪切和弯曲破坏的影响，忽略水泥土桩的应变软化特性会高估桩承加筋路堤稳定性；水泥土桩破坏由桩身弯矩和轴力分布控制，桩体破坏诱发的应力释放引起临近桩体的内力变化，导致临近桩体发生渐进破坏；坡面下的桩体容易发生弯曲破坏，破坏方向由坡脚向路堤中心延伸，而路面下的桩体容易发生剪切破坏，破坏方向由路堤中心向坡脚延伸；加筋体刚度的提高会降低桩体的弯矩，桩承加筋路堤的破坏模式由渐进破坏转变为承载力不足的瞬时破坏.     

不同桩体加固液化土性状的振动台试验分析

为进一步研究不同桩体加固液化土机理,通过振动台模拟地震荷载,对性质不同的水泥土桩、碎石桩、水泥土桩与碎石桩复合加固液化土形式展开一系列试验,进行不同桩体加固液化土的研究。针对不同加固模式,采集不同埋深处的超静孔隙水压力、沉降量、土压力、加速度的相关数据,整理组合得出时程曲线,分析不同加固形式下液化土各变量之间的关系,探讨其变化规律。研究结果表明:水泥土桩加固土体遭受地震破坏在浅层,碎石桩加固、复合桩加固土体遭受地震破坏在中部;碎石桩加固有利于孔隙水压力消散,水泥土桩加固增强了土体刚度;实际工程尽量考虑采用碎石桩与水泥土桩复合加固形式加固液化土。     

高压旋喷桩加固船闸边坡数值研究

高压旋喷桩在软弱地基处理以及基坑加固工程中应用广泛,但较少应用于边坡加固,目前对高压旋喷桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机理认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。选取某船闸工程高压旋喷桩加固边坡典型断面,考虑桩土相互作用,基于强度折减法,用有限元软件ABAQUS建立边坡三维数值计算模型,探究高压旋喷桩在边坡加固中的变形破坏机理。结果表明:采用高压旋喷桩加固边坡提高了边坡的稳定安全系数,桩体发生的是剪切破坏;加固边坡破坏特性为形成贯通的剪切滑动带而非滑动面;增加高压旋喷桩在滑床以下的嵌入深度以及加大桩体到坡面的长度并不能有效提高边坡的稳定性。运用"等效桩条法"将加固边坡三维数值模拟问题转化为二维平面应变问题,进行加固边坡的二维数值模拟。结果表明:边坡的二维数值模拟滑裂面与三维模拟结果一致,采用全长桩与10 m的埋入式桩时,得到的稳定安全系数相比三维数值模拟结果分别大5.5%和3%,而二维数值建模方便快捷,可节省大量数值运算时间,其结果可工程设计提供有效的参考。     

水泥土连拱抗滑墙加固软基边坡机理研究

针对传统的复合地基加固软基边坡时水泥土桩身易拉裂破坏和弯折破坏的问题,为更好地发挥水泥土高抗压强度的特点,对新型边坡加固结构水泥土连拱抗滑墙设计并实施了大比例模型试验。分析了各级荷载下软硬土层所分担的水平推力,发现水泥土连拱抗滑墙能够有效地把推力传递到下层硬土中。采用有限差分软件FLAC3D对水泥土连拱抗滑墙与水泥土搅拌桩复合地基两种边坡加固结构进行数值模拟,分析了水平应力、剪应力的分布情况及土体塑性区分布的对比,比较两者的加固效果。结果表明,在相同条件下,复合地基中的水泥土桩易发生弯折,水泥土连拱抗滑墙能够有效发挥水泥土抗压性能,避免桩身出现拉裂破坏和弯折破坏。水泥土连拱抗滑墙加固效果明显优于水泥土搅拌桩复合地基。     

桩间土绕桩滑动破坏模式下路堤稳定性分析

针对刚性桩加固软弱地基上路堤稳定性现有计算方法存在的不足,提出了考虑路堤桩间土绕桩滑动破坏模式.基于Tomio土拱效应理论和Bishop圆弧滑动法推导出了该破坏模式下路堤稳定性计算方法,并将该方法与传统复合抗剪强度法对路堤稳定性进行对比.结果表明:传统复合抗剪强度法不能反映桩间土绕桩滑动破坏机理,高估了软弱地基上路堤的稳定性;通过对不同桩体抗剪承载力工况下路堤稳定性分析得到桩体临界抗剪承载力,当桩体抗剪承载力大于临界值时应考虑桩间土绕桩滑动破坏模式对路堤稳定性的影响.     

考虑各向异性效应的阻滑桩加固土坡稳定性分析

基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,建立了考虑各向异性效应的c-型土坡稳定极限平衡状态方程.由此确定土坡的稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式.进而对在给定荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩;利用极限分析上限定理建立阻滑桩加固各向异性土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力,以此进行阻滑桩的结构设计.数值计算给出了阻滑桩的最优加固位置.     

地震作用下复合土钉支护边坡稳定性模型及应用

在考虑复合土钉支护结构与土体协同工作的情况下,根据土质边坡的破坏模式,考虑预应力锚杆中施加的预应力对稳定性计算的影响,根据极限平衡理论建立复合土钉支护边坡地震稳定性分析模型.推导计算机搜索法的边坡复合土钉支护滑移面动态搜索模式,实现随着复合土钉设计参数变化的复合土钉支护稳定性动态分析过程.较好地解决了地震作用下复合土钉支护结构稳定性分析问题.编制复合土钉支护边坡动力稳定性分析程序,结合具体工程实例进行验算.结果表明这种稳定性分析模型能够较准确地确定复合土钉支护边坡的最危险滑移面及其对应的稳定系数,具有较高的可靠度;该计算方法对土质较均匀的黄土地区是适用的.     

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.     

有限单元法在边坡稳定安全分析中的应用

本文通过建立某边坡的模型,分别采用基于有限单元法的强度折减法与刚体极限平衡法,对该边坡的原始状态以及三种不同开挖方案下边坡的稳定性进行了分析,得到了相应的边坡最危险界面及其稳定系数。计算结果表明：两种方法计算结果接近,刚体极限平衡法计算边坡的稳定系数均大于有限单元法结果;边坡坡角的减小可以有效提高边坡的稳定系数。计算结果为边坡开挖方案设计提供了参考依据。     

二级边坡锚杆锚固机理及稳定性研究

用极限分析上限法研究了锚杆加固二级土质边坡的锚固机理。通过对对数螺旋曲线破坏模式中各项能量耗散功率的计算,获得了锚杆抗力的上限解,并通过优化计算和参数响应的分析,获得了锚杆加固边坡的作用机理及各参数对加固效果的影响规律。研究结果表明:土体孔隙水压力和边坡坡角均对边坡稳定性有较为显著的影响;边坡锚杆所需要的最小锚固强度随着孔隙水压力和边坡坡角的增大而增大;锚杆的使用可显著地提高边坡的稳定性。     

施工期改进双向水泥土搅拌桩复合地基监测分析

针对双向水泥土搅拌桩应用中存在的问题,对传统双向水泥土搅拌桩及其施工工艺进行改进.改进双向水泥土搅拌桩采用"四搅三喷"、"框型搅拌头"制作工艺,实验证明,改进后水泥与土拌合非常均匀,桩身抗压强度较高.并对采用改进双向水泥土搅拌桩加固的复合地基在施工期时深层水平位移、地下水位监测结果进行分析.结果表明:采用改进的双向水泥土搅拌桩能够有效加固深厚软土边坡,保证护岸边坡稳定性.     

在高层建筑中水泥土搅拌桩的设计与应用

从桩体本身和桩与土相互作用原理出发分析了水泥土搅拌桩的加固机理,论述了在高层建筑中水泥土搅拌桩的设计与计算过程,并通过某水泥土搅拌桩工程实例分析了其承载力提高的原理和变形规律.并从桩基检测和变形观测结果证明水泥土搅拌桩可有效地应用于高层建筑的地基加固中,为其在高层建筑中的应用提供了实践经验,为高层建筑的地基处理方案的选择提供了参考依据.     

层状地基中考虑桩侧水泥土与土的静钻根植桩单桩沉降计算

基于荷载传递法和虚土桩模型,推导层状地基中考虑桩周、桩端土层分布和桩身-水泥土-土体相互耦合作用的静钻根植桩单桩沉降计算公式,并进一步讨论弹性极限位移、弹性抗剪切刚度系数、虚土桩长度等参数对单桩沉降的影响。最后利用静载试验实测数据,对比该计算方法的荷载-沉降曲线。研究结果表明:考虑土层分布及土和水泥土对桩体沉降影响的单桩沉降计算方法计算得到的桩顶沉降值与实测值较吻合,在实际工程应用中优于目前桩基设计规范的方法。     

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 .     

鲤鱼塘水库溢洪道开挖边坡稳定性分析

鲤鱼塘水库溢洪道开挖边坡最大高度达到82 m左右,边坡的稳定将严重影响溢洪道乃至整个鲤鱼塘水库工程的运行.在分析边坡地质结构的基础上,提出了其变形失稳的几种模式破坏;针对不同的变形破坏模式,分别用刚体极限平衡法进行了稳定性计算和分析,对边坡不同变形破坏模式的稳定性进行了评价,提出了加固治理措施的建议,为边坡的加固治设计提供了理论依据.     

单排微型桩的稳定性计算与受力性能数值模拟

为研究微型桩加固边坡的效果与加固后边坡的受力机制,基于强度折减计算准侧与切向和法向耦合弹簧准则,建立了单排微型桩-边坡抗力分析有限元模型,分析单排微型桩桩位对边坡安全系数与桩身受力性能的影响,确定单排微型桩加固边坡的最佳位置。结果表明:随着单排微型桩体离坡脚距离的增加,微型桩加固的边坡安全系数先增大后减小,lx/l为0.6时为最优加固位置。当边坡内无微型桩或微型桩布置在边坡顶部与坡脚时,坡体内部产生了整体向下滑移的塑形剪切带,边坡发生了整体滑移;当微型桩布置在边坡上时,边坡滑动破裂面被切断,坡体由原来的整体滑移转变为了局部滑移变形。模拟结果可以为类似微型桩加固边坡工程稳定性计算提供参考,进而提高微型桩加固边坡的效果。     

考虑地震效应的阻滑桩加固土坡简化分析方法

利用拟静力概念,将塑性极限分析运动学定理与抗剪强度折减技术相结合,建立地震条件下土坡的极限平衡状态方程,以此确定土坡的屈服加速度系数与临界安全系数及相应的潜在破坏模式;进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗震稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式导出极限平衡状态时桩侧抗力的解析式,以此进行土坡加固中阻滑桩的简化设计.通过一定的变动参数计算与对比分析,探讨了水平地震加速度系数对阻滑桩侧向极限抗力与最优加固位置的影响.研究表明:考虑地震效应的阻滑桩最优加固位置处于边坡坡脚处,因为较小的加固力就能使边坡达到设计的安全系数值;地震加速度系数对阻滑桩所需提供的加固力有明显影响,且地震加速度系数越高则影响越显著.     

渭南地区软弱土质道路边坡抗滑桩加固的稳定性分析

针对陕西渭南某地区高速公路修建过程中遇到的边坡软弱地质问题,利用ABAQUS软件模拟了多层土质情况下三维抗滑桩加固土坡的有限元模型,用强度折减法分析得出以下结论:在距离桩顶以下4倍桩径的范围内桩前土体和桩体产生了脱开变形,桩前土压力在距离桩顶4.5 m范围内接触压力几乎为0;在较深土层(约桩身4/5处),桩前土压力要大于桩后土压力;土体采用抗滑桩加固前的安全稳定系数为1.21,加固后的安全稳定系数提高到1.43,加固后由于抗滑桩的作用使坡体的稳定性增加约18%,加固效果比较明显。     

水泥土桩下卧土层竖向应力的三维弹性有限元分析

应用三维等参数弹性有限单元法，考虑承台桩土相互作用，对一水泥土桩下卧土层的竖向应力进行了计算，并对其结果进行了分析