软土地基上循环荷载作用下加筋碎石垫层 工作特性分析

通过模型试验研究了循环荷载作用下土工格栅、土工格室及纯碎石垫层在软土地基上的承载特性;分析不同工况下沉降、桩身应变及桩土应力比随循环次数、峰值荷载的变化规律。研究结果表明:在动载条件下,加筋碎石垫层能有效地限制垫层的位移,显著减小复合地基的累计沉降;加筋后的碎石垫层强度和刚度均得到增强,能有效调节桩-土应力分布,改善碎石垫层的受力特性,大幅度提高桩-土应力比,有效减小桩身应变;同等条件下,土工格室碎石垫层对于减小桩顶沉降、提高桩-土应力比和降低桩身应变的性能略优于土工格栅碎石垫层,并随着循环峰值荷载增加,两者的作用效果更好。     

桩网复合地基的模型试验加固效果对比研究

为了探究不同形式的桩网复合地基加固软土的效果,设计了3组复合地基进行室内模型试验。第1组为PVC管材加固软土地基,第2组为桩承式复合地基,第3组为PVC管材与砂桩复合地基。在模型箱钢板内侧壁涂上黄油,并覆以塑料薄膜来减小边界效应;在PVC管材和土工编织网（格栅）上粘贴应变片,来测试PVC桩体应力及加筋拉力;在桩间土、砂桩顶部安装土压力盒,在路面的中心、路肩处安装百分表来测定相应的变形。试验结果表明：1）对于路面、路肩的沉降及二者的差异沉降,第3组沉降值最大,第2组沉降值最小;2）PVC桩与土应力比中,第2组应力比与其它2组比较则大得多;3）格栅应变变化规律较紊乱,在相应测点的格栅应变则是第2组最大。3组试验的结果说明在软土路段,在条件允许时,宜采用桩承式路堤来加固,加固效果更好。     

刚柔性桩加筋垫层复合地基承载性状数值分析

对刚柔性桩加筋垫层复合地基的承载性状进行数值分析,通过PLAXIS 3D软件建立三维有限元模型,分析垫层模量、土工格栅层数、桩间距及刚性桩桩长对刚柔性桩加筋垫层复合地基承载性状的影响。结果表明:当荷载较小时,土工格栅层数、刚性桩桩长及桩间距对复合地基沉降影响较小;当荷载较大时,复合地基沉降随着垫层模量、土工格栅层数及刚性桩桩长的增大而增大,随着桩间距的减小而增大;垫层模量和土工格栅模量对桩土荷载分担比的影响较小;增大桩间距,刚性桩和柔性桩的荷载分担比均有所减小;增大刚性桩桩长,刚性桩荷载分担比增大明显,柔性桩荷载分担比略有减小。     

多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性

为研究多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性,将设置有多层土工格栅的加筋垫层视为大挠度薄板进行分析,运用层合板理论,模拟多层土工格栅与碎石垫层之间的相互作用,建立加筋垫层抗弯刚度矩阵的计算方法。考虑刚性桩网复合地基的三维应力和位移边界条件,根据静力平衡条件,建立加筋垫层应力函数和挠度微分控制方程,并利用伽辽金方法进行求解。在此基础上,利用Winkler地基梁理论和大挠度薄板理论对桩土应力比和格栅拉力进行计算。最后,运用实际工程对计算方法进行验证,并综合分析格栅总层数、铺设间隔和位置等因素对桩土应力比及格栅拉力的影响。研究结果表明：理论计算结果与实测结果较为吻合;随着格栅总层数的增大,桩土应力比增大而格栅拉力降低,铺设2~3层格栅效率最高;随着铺设格栅间隔和底层格栅距桩帽距离的增大,桩土应力比降低,而格栅拉力增大。     

高铁不同刚度桩网复合地基工作性状差异

结合沪宁城际铁路CFG桩网复合地基试验段和京沪高铁砂桩网复合地基昆山试验段,在现场试验断面埋置土压力盒、沉降计和孔隙水压计等监测仪器,获取地基沉降、桩和桩间土压力、孔隙水压等监测数据,对比分析CFG桩与砂桩网在高速铁路地基工作性状及工后沉降控制效果中的差异。分析结果表明：CFG桩网和砂桩网联合堆载预压均可满足高速铁路无砟轨道工后沉降控制要求,CFG桩网复合地基沉降总量与沉降速率均小于砂桩网复合地基,且收敛速度快;受桩刚度差异的影响,CFG桩网复合地基与砂桩网复合地基桩土应力规律存在较大差异,前者桩土应力比随着路堤填筑加载而增大,最终趋于稳定,后者桩土应力比随荷载增加先增大后减小,再增大,呈波浪形变化;CFG桩网地基超孔压消散速率远小于砂桩桩网地基的超孔压消散速率;在施工工期较短的情况下,与砂桩网复合地基相比,CFG桩网复合地基处理技术的工后沉降控制效果更优。     

循环荷载下长短桩桩网复合地基变形试验研究

通过长短桩桩网复合地基的模型试验,分析有、无土工格栅及不同幅值循环荷载下复合地基沉降、长短桩桩身应变及土工格栅应变的特性. 试验结果表明,土工格栅的加入会改善循环荷载下复合地基的整体性能. 复合地基沉降、桩身应变及土工格栅应变主要发生在循环荷载作用前期. 增大循环荷载幅值不仅会增大复合地基总沉降,还会加快沉降发展的速率. 复合地基的沉降与循环次数的关系可以用指数函数表示. 土工格栅的拉膜效应将部分荷载由桩间土传递到桩上,相比于没有土工格栅的复合地基,有土工格栅的复合地基中长短桩的应变更大,且此时长桩桩帽处的土工格栅会承受更大的拉力,应变相较于桩间土处更大;循环荷载下的长桩上部应变增量较大,下部应变增量较小.     

桩承式路堤中加筋褥垫层的工作性状

建立桩承式加筋路堤三维有限元模型,对比分析多层土工格栅与单层土工格栅情况下软土表面沉降、软土表面竖向应力与加筋体应变的分布规律.研究发现：软土表面的沉降仅与土工格栅的总强度有关,而土工格栅的层数对软土表面的沉降影响不大;对比单层与三层加筋体模型结果可知,三层加筋体能更明显地减小作用在软土中心的竖向应力,从而使得两桩之间的竖向应力分布更加均匀.在土工格栅总强度相同的情况下,多层加筋体底层土工格栅的最大应变是单层加筋体的1.38~1.50倍.     

土工格栅复合夯实水泥土桩-土界面接触特性分析

针对桩-土接触面的摩擦特性,在夯实水泥土桩-土界面中设置土工格栅,以增强夯实水泥土桩-土的相互作用。采用三维数值软件模拟直接剪切试验和静载试验,对土工格栅复合夯实水泥土桩-土界面接触特性进行分析,研究土工格栅复合夯实水泥土桩-土接触面的应力、变形和强度的变化规律。结果表明:土工格栅复合夯实水泥土桩-土接触界面的摩阻力峰值有所增加,达到峰值后,摩阻力曲线下降速率缓慢;静载试验中,在夯实水泥土桩表面复合土工格栅后,对应的基础沉降比普通夯实水泥土桩复合地基的沉降小,且夯实水泥桩的轴向压缩变形也小。     

软上地基上加筋碎石垫层工作性状试验研究

通过模型试验研究了加筋和不加筋碎石垫层在软土地基上的承载特性,分析了垫层厚度、加筋材料、加筋层数、筋体布置位置等因素对垫层承载特性的影响。结果表明：垫层厚度对地基沉降影响明显,合理的垫层厚度能有效地降低地基的沉降;加筋后的碎石垫层对降低地基沉降的效果更明显,同等条件下,土工格室的加筋效果优于土工格栅;加筋层数及筋体布置位置对加垫碎石垫层承载特性有一定影响,层数越多加筋效果越好,将筋体布置在垫层下部时效果最好;加垫层能在一定程度上提高地基基床系数,其中土工格室加筋碎石垫层对提高地基基床系数效果最好。     

软土地基土工格栅加筋效果的数值分析

应用有限差分软件FLAC 3D对一座原型加筋试验墙的工作性态进行数值模拟,计算结果与观测资料吻合很好,说明了用本文方法预测加筋挡土墙应力变形规律的有效性;在此基础上,对土工格栅加筋和未加筋的软土地基进行计算分析,通过对比两种情况下地基沉降值、水平位移值和内部应力值,可以看出土工格栅加筋能够有效地减少软土地基的沉降,限制地基侧向变形,并且能分散地基内部的集中应力,证明土工格栅加筋是一种非常有效的软基处理方法。     

公路扩建刚性桩和竖向土工材料加固研究

为控制软土地基公路拓宽工程中新旧路堤的差异沉降,提出一种新的软土地基处理方式,即综合应用刚性桩和竖向土工材料进行公路拓宽地基处理。为把握路堤荷载作用下综合应用刚性桩和竖向土工材料加固直接拼接方式的拓宽路堤工作性状,应用FLAC3D建立三维分析模型。通过数值模拟计算,从加固前后路堤的沉降、地基侧向位移和稳定性等方面进行了分析研究。计算结果表明:刚性桩和竖向土工材料的综合应用能够有效控制地基土体侧向位移,从而能够减小新老路基的总体沉降和路堤顶面的差异沉降,加固效果明显。     

软土路基土工格栅加筋作用机理研究

通过运用ANSYS有限元分析软件,对软土路基土工格栅加筋的作用机理进行了数值模拟,研究了土工格栅加筋对软土地基应力场和位移场分布的影响．从计算结果分析可知,土工格栅堤底加筋对约束浅部地基土水平位移有显著作用,使最大水平位移点移向地基深处,使堤趾水平位移大幅减小,同时,对竖向沉降有一定的均衡作用,加筋增强了路堤的整体性和稳定性,对地基承载力的提高也有一定作用．特别是加筋前后地表最大水平位移点的移位,对路堤填筑施工监测有一定借鉴意义．     

有无土工格栅-夯实水泥土楔形桩工作性状试验研究

对夯实水泥土楔形桩复合地基的平均沉降随荷栽的变化规律、平均桩一土应力比以及桩身荷载传递规律进行了试验研究。结果表明：在相同荷载作用下,有土工格栅复合地基与无土工格栅复合地基相比,平均沉降小,平均桩一土应力比大,桩身轴力大;在相同的荷载时,桩身轴力中桩最小,角桩最大。     

高铁软基工后沉降特性与加固效果

高速铁路深厚软土地基的工后沉降控制是世界性难题，为此，依托于沪宁城际高速铁路，统计分析100余公里路基段3 a运营期的沉降监测数据，将工后沉降划分成可以评价沉降控制效果的4个等级，并结合沉降推测评估，将其区划为稳定、基本稳定、临界超限与超限4个状态；针对地基处理措施工后沉降控制效果分析中传统方法存在的问题，提出"当量软弱土厚度"概念，可量化分析地基处理措施的工后沉降控制效果。分析表明：高铁路基的工后沉降与当量软弱土厚度成正相关关系，不同处理措施加固地基存在一个"临界"当量软弱土厚度，桩板结构处理的地基沉降处于临界超限时，对应的当量软弱土厚度是桩筏复合地基的1.7倍，是桩网复合地基的2.2倍；桩板结构处理的地基单位当量软弱土厚度工后沉降值仅为桩筏复合地基的59%，桩筏复合地基是桩网复合地基的76%。     

“土袋”在日本软土地基加固中的应用与分析

近年来，土工合成材料在加筋土工程中得到了广泛的应用，目前常规的设计方法是在土层中水平布设加筋材料，如土工织物、土工网、土工格栅等．介绍了目前在日本应用的一种新的结构形式，即采用加筋材料包裹土体——“土袋”加固软土地基的方法，并从试验和理论两个方面介绍了土袋的加固机理．列举了土袋在日本铁路基床加固、房屋软土地基处理、修筑挡土墙及导流堤坝的应用实例．     

桩承式加筋路堤中土工格栅加筋效应的室内试验研究

基于室内模型槽试验,开展了考虑土工格栅的桩承式路堤变形和填土应力分布规律研究,重点研究了土工格栅抗拉强度和土工格栅层数对软土竖向位移、填土竖向应力分布和桩土应力比的影响。研究结果表明:软土竖向位移随土工格栅抗拉强度和土工格栅层数增加而减小;不同层数土工格栅作用下填土竖向应力随路堤高度的分布规律差异较大。综合考虑桩承式路堤软土变形和填土荷载向桩顶转移程度,了解研究工况下土工格栅的作用效果,可为现场路堤工程中如何选用合适土工格栅抗拉强度和层数提供依据。     

桩承式加筋路堤三维动力流固耦合分析

为了研究交通荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性,采用FLAC 3D软件建立了路堤的三维动力流固耦合分析模型,对无筋无桩、有筋无桩、无筋有桩、有筋有桩4种情况的路堤在动荷载作用下的竖向位移、水平位移、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度等进行了计算分析,对比研究了4种情况下各自的特点,揭示了桩承式加筋路堤的作用机制。数值分析结果表明：交通荷载作用下,桩承式加筋路堤通过桩体土拱效应和格栅加筋效应的联合作用,其路面竖向位移、差异沉降及路堤堤址的水平位移都比其它几种情况明显减小;桩土应力比在刚开始加载时最大,随后逐渐减小并趋于稳定;软土地基中的加速度幅值及加速度趋于稳定的时间都明显减小;软土地基中的超孔隙水压力值也远小于无筋无桩时的值。     

加筋垫层对桩-网复合地基桩土应力比影响试验

由于加筋材料的拉膜效应,加筋垫层不仅加大了桩体承担荷载的能力,对上部路堤填土中的拱效应也有直接的影响。为了较好地研究加筋垫层对路堤荷载下桩-网复合地基桩土应力比的影响,设计了模型对比试验,分别对垫层底面和顶面的土压力进行了连续观测。结果表明,加筋垫层有助于桩-网复合地基桩土应力比的提高,尤其在填筑初期桩土应力比增长较快,并能进一步削弱上部路堤填土中的拱效应。因此加筋垫层可以提高桩-网复合地基桩的应力比,并且可以削弱上部路堤的拱效应。     

路堤荷载下现浇筒桩复合地基性状分析

为了提高软土地基的稳定性和减少路基沉降，进行了现浇筒桩复合地基工作性状研究.通过对现场测试数据的分析，得到了复合地基顶部桩土平均应力随填土时间的变化曲线，研究路基中心和桩顶沉降随填土时间变化规律，并讨论了孔隙水压力随时间消散曲线和侧向位移沿深度变化规律.研究结果表明，桩间土平均应力随填土时间增加先增大后减小，而桩顶平均应力持续增大.复合地基的沉降随深度增加而递减，沉降主要发生在小于4 m深度范围内.地基侧向位移沿深度变化较小，筒桩及土工格栅的联合加固效应明显，侧向位移有回缩现象.     

土工格栅加筋垫层工作特性分析

通过模型试验结合三维数值模拟的方法,探讨了在软土地基上碎石垫层和加筋碎石垫层的工作特性;分析了不同垫层厚度、土工格栅、格栅层数等参数变化,对碎石垫层和加筋碎石垫层变形模量、竖向应力场、沉降变形的影响。研究结果表明:1)土工格栅加筋垫层应力扩散效果明显强于纯碎石垫层,从而降低了垫层的总体沉降;2)垫层内部应力由底端向顶部发展,当荷载较小时,垫层底部先出现应力集中现象,随着荷载增大,应力集中区域向顶部靠近;3)随着格栅层数的增加,加筋垫层的应力集中区及沉降量的范围有所减小。