刚性基础下组合渗流碎石桩–不排水桩复合地基固结分析

基于等竖向应变假设,考虑桩碎石桩的径、竖向井阻和不同桩体周围的涂抹效应,推导出瞬时加载条件下碎石桩–不排水桩复合地基的固结控制方程,在单面排水条件下建立相应的固结解析解,包括复合地基整体平均固结度解答。将解析解计算出的复合地基固结速率与有限元数值解进行比较,验证解析解的合理性。利用建立的固结解析解进行参数分析,获得组合渗流碎石桩–不排水桩复合地基的固结特性。结果表明:在桩体置换率相等的条件下,碎石桩–不排水桩复合地基的固结速率远大于不排水桩复合地基,略小于碎石桩复合地基。碎石桩–不排水桩复合地基的固结速率随碎石桩和不排水桩置换率和压缩模量的增加而增大。碎石桩直径较大时复合地基固结速率随碎石桩径、竖向井阻的增加而减小,碎石桩直径较小时径向井阻的影响可以忽略不计。不排水桩桩侧土的扰动对复合地基固结速率的影响很小,实际工程设计中可以忽略不计。     

多元不排水长短桩复合地基固结解析解

多元复合地基是一种新型的复合地基技术。推导出瞬时加荷条件下多元不排水长短桩复合地基桩间土的固结方程,基于双层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。通过与有限元解的比较验证了解析解的正确性。利用建立的固结解析解进行参数分析,研究了多元不排水桩长短桩复合地基的固结特性。计算结果表明,多元不排水长短桩复合地基的固结速率随长桩压缩模量和置换率的增加而增大。短桩压缩模量和置换的变化对复合地基固结速率的影响很小。短桩较短时,短桩长度的变化对复合地基固结速率几乎没有影响,短桩较长时,复合地基固结速率随短桩长度的增加而增大。此外,多元不排水长短桩复合地基的固结速率随短桩以下土体压缩模量的增加而增大。     

路堤荷载下不排水桩复合地基固结特性的数值分析

采用有限元法对路堤荷载下不排水桩复合地基的固结进行数值模拟分析。通过对端承桩复合地基、悬桩复合地基及天然地基固结速率的比较,对不排水桩复合地基固结性状进行系统研究。研究表明,端承桩复合地基固结速率远大于天然地基,置换率和桩土模量比是影响其固结速率的主要因素;悬桩复合地基的固结性状与端承桩复合地基显著不同,相对加固深度是影响其固结速率的主要因素。     

悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基固结解析解

推导出瞬时加荷情况下悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结方程和相应的定解条件,利用三层地基一维固结理论,建立了相应的固结解析解,包括桩间土和下卧层土中超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。通过固结速率解析解与有限元数值解的比较,证明了解析解的合理性。利用解析解进行复合地基固结速率影响因素分析,研究了悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结性状。结果表明:悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结速率主要受桩的贯入比和下卧层刚度的影响。复合地基的固结速率随桩的贯入比和下卧层土压缩模量的增加而增大。搅拌桩壳长度、厚度和刚度以及芯桩截面含心率的变化对复合地基固结速率没有影响。增加芯桩的压缩模量只会使固结前期复合地基的固结速率略微减小,不会影响固结后期复合地基的固结速率。     

悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基固结解析解

推导出瞬时加荷情况下悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结方程和相应的定解条件,利用三层地基一维固结理论,建立了相应的固结解析解,包括桩间土和下卧层土中超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。通过固结速率解析解与有限元数值解的比较,证明了解析解的合理性。利用解析解进行复合地基固结速率影响因素分析,研究了悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结性状。结果表明:悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结速率主要受桩的贯入比和下卧层刚度的影响。复合地基的固结速率随桩的贯入比和下卧层土压缩模量的增加而增大。搅拌桩壳长度、厚度和刚度以及芯桩截面含心率的变化对复合地基固结速率没有影响。增加芯桩的压缩模量只会使固结前期复合地基的固结速率略微减小,不会影响固结后期复合地基的固结速率。     

不排水桩复合地基固结解析解

以轴对称固结模型为基础,得到了不排水桩复合地基固结问题的控制方程,从理论上证明了不排水桩复合地基土体内只会产生竖向渗流,而且桩体施工扰动造成的扰动区土体径向渗透系数变化对地基固结不产生影响。然后分别给出了外部荷载瞬时施加和单级施加两种情况下的地基固结解析解,最后对不排水桩复合地基的固结性状进行了分析。结果表明：不排水桩复合地基的固结速率大于天然地基而又小于散体材料桩复合地基的固结速率;随着井径比（影响区与桩体半径之比）的减小或桩–土压缩模量比的增大,地基固结速度加快;井径比对地基固结的影响存在一个最佳值,大于该值,地基固结速率没有明显变化;加载历时对地基的固结影响较大,加载历时越久,地基固结越慢。     

钉形水泥搅拌桩复合地基一维固结解析解

钉形搅拌桩是具有扩大头的新型水泥土桩。基于等竖向应变假设,推导出瞬时荷载下端承钉形搅拌桩复合地基桩间土的固结方程,基于双层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。然后,将复合地基固结度解析解与有限元数值解进行比较,评价解析解的计算精度。最后,通过对各主要影响因素的分析,研究钉形水泥搅拌桩复合地基的固结特性。结果表明:钉形水泥搅拌桩复合地基的固结速率随桩的压缩模量、扩大头下部水泥桩的置换率和它周围土体压缩模量的增加而增大。增加扩大头的直径,复合地基的固结速率随之小幅减小。扩大头的长度不到桩长的一半时扩大头长度的变化对钉形水泥搅拌桩复合地基固结速率的影响较小,扩大头的长度超过桩长一半以后钉形水泥搅拌桩复合地基的固结速率随扩大头长度的增加而快速增大。     

刚性基础下T形劲性搅拌桩复合地基固结解析解

采用等竖向应变假设,推导出瞬时荷载下芯桩打穿软土的T形劲性搅拌桩复合地基桩间土的固结控制方程。基于双层地基固结理论建立了相应的固结解析解,包括超静孔隙水压力和复合地基平均固结度解。通过与有限元固结度计算结果的比较,验证了解析解的正确性。利用建立的固结度解析解进行参数分析,研究T形劲性搅拌桩复合地基的固结特性。结果表明:T形劲性搅拌桩复合地基的固结速率随截面含芯率和芯桩压缩模量的增加而显著增大,随水泥搅拌桩壳长度的增大而小幅增大,水泥搅拌桩壳置换率和压缩模量的变化对复合地基固结速率的影响很小。     

恒荷载作用下复合地基非线性分析

从桩周土体径竖向渗流方程出发,采用土体e–logσ和e–logk半对数模型,对于排水桩桩体仅考虑竖向渗流并考虑涂抹区影响,建立恒荷载作用下复合地基非线性固结方程。通过与已有解的对比,证明此解析解的正确性。根据对复合地基非线性固结分析发现:复合地基固结速率随土体非线性参数Cc/Ck和荷载增量σ0/σsi的增大而减小,但相比Cc/Ck,荷载增量σ0/σsi对固结速率影响很小;随着桩土模量比增大,复合地基固结速率加快,且非线性参数Cc/Ck对固结速率的影响程度减小;排水桩复合地基固结速率受kh/kc即桩体渗透性影响很大。     

悬浮刚-柔性长短桩复合地基固结解析解

刚 柔性长短桩加固地基可以充分发挥各桩型的优势,是一种新型的复合地基。为完善此类复合地基的固结理论,给出了瞬时加载条件下悬浮刚 柔性长短桩复合地基的固结方程,基于成层地基一维固结理论建立了相应的固结解析解。将固结度解析解与有限元解进行比较,验证了解析解的合理性和有效性。利用建立的解析解进行参数分析,研究了复合地基的固结特性,结果表明：悬浮刚 柔性长短桩复合地基的固结度随长桩长度的增加而增大;当下卧层为中低压缩性土时,复合地基固结度随长桩压缩模量的增加而增大;长、短桩置换率、短桩长度和压缩模量的变化对复合地基固结度的影响很小;悬浮刚 柔性长短桩复合地基的固结度随下卧层土压缩模量的增加而增大,随长、短桩共同加固区桩间土压缩模量的增加而减小;仅长桩加固区桩间土压缩模量的变化对复合地基的固结度没有影响。     

变荷载下劲性搅拌桩复合地基固结分析

采用劲性搅拌桩加固地基的复合地基技术越来越多地被用于实际工程,而对其固结理论的研究有待深入。基于等应变假定,推导出劲性搅拌桩复合地基在变荷载作用下桩间土的固结方程,采用双层地基一维固结理论求解该固结方程,得到了桩间土中的平均超静孔隙水压力和复合地基整体平均固结度的解析表达式。通过与固结度有限元分析结果的比较,评价了固结度解析表达式的计算精度。利用该固结度解析表达式进行参数分析,研究了劲性搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明,劲性搅拌桩复合地基的固结速率远大于传统的水泥搅拌桩复合地基,它随着劲性搅拌桩的置换率、芯桩芯长比和水泥土外壳材料压缩模量的增大而增大。芯桩的截面含芯率和压缩模量对复合地基固结速率影响很小。     

考虑桩体径竖向渗流的碎石桩复合地基固结解析解

提出一种新的复合地基固结度求解方法及表达形式,推导得到了考虑桩体及土体的径竖向渗流,上部荷载分级逐渐施加,扰动区渗透系数呈线性变化等因素的一个较全面的散体材料桩复合地基固结解析解。通过退化、与已有解的比较等方法对解进行了分析验证。结果表明,现有的单级荷载及瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是解的特例,这说明了解的正确合理性,发展和完善了现有复合地基固结理论。不考虑桩体径向渗流会高估地基固结速度;地基加载过程越缓,地基固结越慢。提出的求解方法,为复合地基固结度的求解提供了一种新的思路。     

路堤下等应变复合地基的固结分析

 路堤下等应变复合地基固结沉降时,桩间土承担的荷载向桩体转移,桩土总应力不断变化,超静孔压增减量不等于有效应力增减量。考虑桩土总应力的变化、竖向排水体的压缩和孔隙水压力、桩体的排水性能、桩与排水体的距离等对复合地基的固结产生的影响。推导考虑桩体排水性能、桩土荷载转移、排水体压缩性和井阻的路堤下复合地基孔压、固结度、桩土应力比的解析解。固结分析表明,不透水桩可以加速地基固结,透水桩可能减缓固结,复合地基固结的快慢受桩身固结系数影响很大,高固结系数桩复合地基固结度大于小固结系数桩复合地基。     

变附加应力条件下考虑桩体二维井阻作用的复合地基固结解析理论研究

 通过在现有解的形式基础上增加一个二次多项式,提出一种新的复合地基固结解的形式及解答方法,推导得到地基附加应力既随时间变化也随深度变化条件下考虑桩体竖向及径向二维井阻作用的散体材料桩复合地基固结解析解,通过退化、与已有解的比较等方法对解进行分析验证。结果表明,现有的瞬时荷载下考虑桩体径竖向渗流的解、考虑桩体竖向渗流与变形协调的解、太沙基一维固结解等都是本文解的特例,这说明本文解的正确合理性。地基加载历时越长,固结越慢;地基底部附加应力越小,固结越快;考虑桩体径竖向二维井阻时地基固结比只考虑竖向井阻时慢,桩径比越小,桩体渗透系数越小,两者的差异越大。本文解的表达形式及解答方法,为复合地基固结度的求解提供一种新的思路,发展和完善了现有的复合地基固结理论。     

变荷载下散体材料桩复合地基固结研究

研究了复合地基固结问题,给出了变荷载及排水影响区土体内水平向渗透系数沿径向任意变化情况下散体材料桩复合地基固结一般解,讨论了复合地基固结特性。研究表明,水平向渗透系数和加载速率对复合地基固结有重要影响。加载越快,复合地基固结越快,瞬时加载时固结最快;加载越慢,桩径比(n)、扰动区大小(s)和施工扰动程度(ks/kh)对复合地基固结的影响会逐渐减弱。