高速铁路软土路基沉降计算方法探讨

根据某高速铁路试验段搅拌桩复合地基和真空预压软土地基路堤,在预压期及轨道结构荷载作用下的实测沉降数据,探讨了路堤荷载的实用简化方法、预压荷载及轨道结构荷载作用下复合地基下卧层不同沉降计算方法以及真空预压地基再加载条件下模量的取值范围。分析结果表明:路堤荷载按高度进行等效,与实际情况更接近;利用实测数据反算了真空预压处理过的软土地基再加载条件下,沉降计算中模量的取值为原压缩模量的2.5~3.2倍;在预压荷载作用下采用Boussinesq法计算的下卧层沉降较采用应力扩散角法计算的下卧层沉降小,采用后者计算的复合地基总沉降与实测数据更接近;在计算轨道结构荷载引起的沉降时,分别采用附加应力从路基面和地基面扩散两种方式进行计算时,所得结果差异较大,前者的计算结果与实测沉降更接近。     

路堤下钉形搅拌桩复合地基性状的数值分析

针对国内水泥土搅拌桩存在的问题,介绍一种新型水泥土搅拌桩——钉形搅拌桩,在现场试验的基础上通过三维数值模拟对路堤荷载下钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的工作性状进行对比分析,结果表明:在其他条件相同的情况下,由于钉形搅拌桩的扩大头作用,钉形搅拌桩的桩体荷载分担比高于常规搅拌桩,而相同深度加固区上部的桩身负摩阻力小于常规搅拌桩;钉形搅拌桩复合地基加固区上部的土体附加应力小于常规搅拌桩复合地基;与常规搅拌桩相比,钉形搅拌桩不仅能有效减小复合地基地表桩、土沉降、坡角侧向位移,更重要的是可以有效减小地表桩土差异沉降,防止发生桩顶向上刺入破坏,不需在顶部设置加筋及垫层。     

柔性基础半刚性桩复合桩基沉降计算方法

通过对柔性基础和刚性基础受力性状对比分析,针对柔性基础下桩体的刺入变形,提出采用修正的桩身压缩模量法计算复合地基加固区土层压缩量。在对下卧层沉降计算中,利用Mindlin解和Bouss-inesq解联合求解地基附加应力,然后用分层总和法求得下卧层沉降。     

软土地基刚性桩复合地基沉降计算的简化方法

既简便又具有较好精度的刚性桩复合地基沉降计算方法仍是工程实践中迫切需要而又有待于解决的问题。对于软土地基中的刚性桩复合地基沉降计算,现行规范方法把其沉降分为加固区的沉降和下卧层的沉降,加固区复合模量的提高采用复合地基与天然地基承载力的倍数求得,实际发现这样得到的加固区复合模量的提高不够,造成计算沉降偏大。本文认为造成这种情况的原因是由于公式推导中假设了桩土应力比与桩土承载力比相等而造成的。另外对于软土地基刚性桩复合地基沉降计算,当桩底置于可靠持力层时,提出其复合地基的沉降可以简化为桩的沉降加褥垫层的压缩沉降的简化方法。工程实例表明,简化方法既简便又具有较好的精度,可为工程实践提供一个有效实用的计算方法。     

水泥搅拌桩加固软土路堤的数值分析

水泥搅拌桩是以桩的形式对软土地基补强,使补强桩体与天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的复合地基。本文通过水土耦合的方法研究水泥搅拌桩加固软土路堤的性能。根据沉降、竖向有效应力和超静孔隙水压力进行数值模拟分析。工作分为两部分,一是分析水泥搅拌桩加固软土路堤能够有效减小沉降;二是通过参数分析研究路堤模量与深层搅拌桩模量参数对桩-土系统的影响。     

钉形搅拌桩复合地基承载力特性

为了研究钉形搅拌桩复合地基的承载特性,通过现场复合地基荷载试验对比分析了钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的承载力与桩土应力比,以三维数值模拟分析了设计参数对钉形搅拌桩复合地基承载力的影响,并探讨了钉形搅拌桩复合地基承载力计算方法。现场试验结果表明：钉形搅拌桩在节省水泥用量和施工时间的同时,取得了比常规搅拌桩更高的复合地基承载力,显示出很好的加固效果和经济效益。数值模拟结果表明：钉形搅拌桩复合地基承载力随着扩大头高度增加或桩间距减小而增大,随扩大头直径或桩长先增大后不变,即从复合地基承载力角度存在最优扩大头直径和桩长。钉形搅拌桩单桩承载力包括了扩大头下部土体的贡献,故可以将钉形搅拌桩等效为直径为扩大头直径的常规截面搅拌桩,按照桩、土复合的方法进行复合地基承载力计算,计算实例表明该方法计算的钉形搅拌桩复合地基承载力与现场荷载试验的结果比较接近。     

水泥加固土复合模量的研究

水泥加固土复合地基的变形计算中 ,复合模量Eps是一个非常重要的土性参数 ,其大小既影响着加固区土层的刚度 ,又决定着加固区土层的应力扩散作用。因此 ,提供准确可靠的复合模量在水泥搅拌桩复合地基沉降计算中十分重要。根据常用的复合模量计算方法 ,结合水泥加固土的试验结果 ,提出了复合模量的改进计算方法 ,并通过工程实例加以验证。     

路堤荷载下钉形水泥土双向搅拌桩 复合地基监测分析

 针对水泥土搅拌桩应用中存在的问题，介绍了研制的钉形水泥土双向搅拌桩及其施工工艺。通过对钉形水泥土双向搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降、分层沉降、土体侧向变形、超静孔隙水压力及土压力观测成果分析，论述了钉形水泥土双向搅拌桩加固软土地基优越的工程特性和经济效益。     

深层搅拌法在设计中的应用

文章通过化工园某工程实例,讲述了深层搅拌法在设计中的应用方法和计算过程,其中主要讲述了深层搅拌桩的单桩承载力的确定、复合地基承载力特征值的确定、复合地基置换率的确定、布柱设计、验算加固区下卧层承载力和沉降计算.     

长短桩复合地基沉降试验模型与研究

复合地基的沉降特性是一个非常复杂的问题,尤其是在长短桩复合地基方面。通过室内长短桩复合地基模型试验对复合地基在竖向荷载作用下的沉降进行分析,研究分析长短桩共同加固区、短桩与下卧层交接面的沉降变化规律,同时分析了在竖向荷载作用下的下卧层应力变化规律。试验表明:(1)长短桩复合地基的沉降与桩长的变化呈负相关。桩长越长,总沉降量越小;桩长越短,总沉降量越大。长桩作为主控桩对沉降量的控制有显著效果。(2)在长短桩共同加固区域,桩体沉降变化幅度不大;长桩单独加固区对沉降控制效果比较明显。(3)受到加固区桩土相互作用的影响,下卧层中的附加应力和桩间土附加应力的受力机理相反。长桩受迫沉降,带动桩间土协同变形,以致使中心桩下卧层应力最大。     

后处理二元复合地基工后沉降预测与控制技术

采用无砂混凝土小桩技术后处理部分路基和已有深层搅拌水泥土桩复合地基,形成后处理二元复合地基的路基处理技术,适用于台后及高填路基的工后沉降控制。通过分析此类二元复合地基受力特点,提出了可采用复合模量分层总和法进行变形计算的方法,其中提出的等效荷载角点法能方便采用现行国家规范矩形荷载作用下的角点法或矩形荷载作用下的中心点法计算路基中线下复合地基的沉降变形;提出了采用传统沉降经验系数分层总和方法和数值模拟方法分别计算天然地基沉降,反演出数值模拟计算复合地基变形所需的土层模量放大系数,再采用数值模拟方法计算工后沉降的理论方法,该方法得到了具体工程的验证;提出了采用后处理技术控制路基工后沉降变形的技术思路。     

附加应力法计算刚性桩复合地基路基沉降

部分刚性桩复合地基路基实际沉降超过计算沉降的重要原因之一是现有沉降计算方法存在严重缺陷。在分析桩土沉降关系和桩土作用的基础上,提出了路堤下刚性桩复合地基沉降计算新方法——附加应力法。首先根据桩土作用计算桩土附加应力,然后采用分层总和法计算复合地基沉降。经工程实例验证后,利用附加应力法研究了桩长、桩间距、扩底、桩帽等因素对路基沉降的影响,并与现行方法计算的沉降进行对比。分析表明:附加应力法可以考虑单桩竖向承载力、桩帽转移荷载能力、桩土相互作用等因素的影响,计算沉降与实测沉降接近;利用桩帽将路堤大部分荷载转移到桩顶可以有效减小路基沉降;扩底比桩长加大更经济合理;按"强桩、大间距、大桩帽"原则设计的复合地基比密桩复合地基更经济合理。     

用简单原位试验确定切线模量法的参数及 其在砂土地基非线性沉降分析中的验证

地基沉降计算一直是岩土工程研究中的热点和难点问题,其困难在于室内试验与原位岩土参数差异较大,尤其是砂土地基和结构性强的硬黏土地基,基于室内试验参数的沉降计算与实际的误差较大。基于原位压板载荷试验来确定计算参数的切线模量法能克服这个缺点,并能计算地基的非线性沉降,是地基沉降计算的一个新进步。但原位压板载荷试验相对其他试验难度大、费用高,尤其对于深层土体,难度更大。为此,利用位于美国Texas A&M University大学河滨校区砂土地基上进行的系统的岩土试验资料,通过其不同压板尺寸的载荷试验,对切线模量法应用于砂土地基非线性沉降计算的适用性进行了验证,然后进一步研究由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定切线模量法所需的计算参数的可行性。结果表明：切线模量法所需的计算参数由旁压试验、静力触探等简单的原位试验确定是可行的,从而为切线模量法的推广应用确定提供了更简单的方法。对推动地基设计理论的发展有较好的意义。     

高速铁路CFG桩复合地基沉降计算方法研究

以武广高速铁路路堤CFG桩复合地基2个试验路段共28个断面的实测数据为依据,开展了路堤荷载作用下CFG桩复合地基沉降变形特性的分析,进一步结合分层总和法,获取了相应的沉降修正系数,由此得到了适用于高速铁路CFG桩复合地基的沉降计算方法,对完善高速铁路路堤CFG桩复合地基的设计技术具有参考价值。     

Field study and numerical modelling for a road embankment built on soft soil improved with concrete injected columns and geosynthetics reinforced platform

Generally numerical modelling can provide an accurate and cost-effective approach to understand the behaviour of geosynthetic-reinforced column-supported embankment. When the problem geometry cannot be simplified to the two-dimensional plane-strain or axisymmetric, a full three-dimensional solution is required to obtain sensible results. This study presents a modelling of the geosynthetic-reinforced composite ground supporting a road embankment. Response of soft soil is captured by adopting Modified Cam-Clay model. In addition, Hoek-Brown constitutive model is considered to simulate non-linear stress-dependent yield criterion for Concrete Injected Columns (CIC) that describes shear failure and tensile failure by a continuous function. To assess whether the proposed numerical model can capture real behaviour of composite ground, field monitoring data of deep soft clay deposit improved by CIC from Gerringong Upgrade is used to validate the model. The settlement and lateral displacements of ground, stress transferred to column, and pore water pressure results for the embankment during and after the construction, measured using the field instrumentations including settlement plates, inclinometers, earth pressure cells on CIC, and pore pressure transducers, are compared with numerical predictions. In addition, the numerical results provide insights to investigate load transfer mechanism in the composite ground, capturing response of soil – column - embankment system.     

路堤荷载下双向增强复合地基荷载分担比及沉降计算

针对路堤荷载下双向增强复合地基受力变形特性,以单桩有效影响范围内的路堤与复合地基为分析对象,引入大挠度环形薄板考虑加筋垫层的“柔性筏板效应”与“拉膜效应”,同时通过假定桩土相对位移模式,考虑地基成层性,从而建立了路堤、水平加筋体、桩体、桩间土协调变形三维模型,获得了路堤荷载作用下双向增强复合地基的荷载分担比及沉降计算方法。采用某工程试验数据对该计算方法进行验证,同时分析了路堤高度、桩帽宽度、筋材抗拉模量对中性点位置、桩土差异沉降以及复合薄板中面最大拉应力的影响,结果表明该方法所求得的荷载分担比及沉降与实测值较为接近,证明了其合理性。     

路堤下复合地基桩、土应力比分析

由于路堤由填土等散体材料组成，路堤下复合地基桩与桩间土之间的沉降不一致，导致填土内部出现相对垂直位移，应力状态发生变化。计算路堤复合地基桩、土应力比的方法及计算参数均与刚性基础下的复合地基不同。通过对复合地基上部填土的力学分析，推导出一个求解桩顶平面处的桩、土应力比的公式。该公式表明桩顶处桩、土应力比的大小与复合地基置换率，桩顶处桩，土沉降差，填土厚度，填土弹性模量等关系密切。最后，利用一个工程实例证明该公式的正确性。