刚性桩复合地基渗流固结性能分析

基于饱和砂井渗流固结理论,推导了综合考虑褥垫层、桩、土模量的刚性桩复合地基渗流固结解析解。在ABAQUS中使用Modified Cam-clay模型和孔压单元模拟桩间土体,建立单桩复合地基有限元分析模型。计算结果与某高层结构刚性桩复合地基静载试验吻合较好,验证分析模型的有效性。使用该分析模型,研究褥垫层厚度、模量,桩长对刚性桩复合地基受力及固结变形的影响。结果表明：刚性桩复合地基固结速度远大于天然地基,固结速度随褥垫层模量增大而增大,随井径比减小而增大;结构施工过程中,地基固结沉降已基本完成;褥垫层模量的增大可减小刚性桩复合地基固结沉降,但褥垫层厚度及排水土层厚度的增加都会加大固结沉降。     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。     

CFG桩网复合地基加固物流地坪深厚软土地基的三维数值模拟分析

结合湖州某物流园采用CFG桩网复合地基处理大面积深厚软土的工程实例,运用Midas GTS有限元软件建立桩网人工复合地基三维固结模型,计算模拟不同垫层厚度、土工格栅层数、桩长等设计参数对沉降变形的影响以及土工格栅在桩网固结模型中的受力特征。计算结果表明:地基整体沉降变形随填土垫层厚度的增加而增大,随土工格栅层数的增加而减小,随桩长增加而减小;土工格栅最大拉力随着土工格栅层数增加而减小,在桩帽顶部角点处产生部分应力集中,且在桩帽之间挠度明显增加。为此,控制垫层厚度、土工格栅层数、桩长等措施能有效减小地基沉降变形,为今后软基沉降控制等相关工程提供借鉴。     

UH模型在双层地基受力变形分析中的应用

基于姚仰平等提出的 UH 模型，将土层的初始超固结比 OCR 引入到 UH 模型的有限元程序中，通过设置不同土层的 OCR 来控制土层的软硬程度，采用 UH 模型的有限元程序对上硬下软双层地基进行了有限元分析。首先将 UH 模型与简化双层地基应力系数法、 Boussinesq 弹性理论计算的附加应力进行了比较，从而证明 UH 模型在分析上硬下软双层地基应力特性方面的优越性，它能够反映上硬下软地基的应力扩散现象；然后用 UH 模型有限元程序计算了土层为不同 OCR 的上硬下软双层地基的附加应力，研究了土层 OCR 对双层地基应力状态的影响；最后对上硬下软双层地基的固结沉降进行了有限元分析，研究了地基沉降、土体应力应变特性和孔压变化规律。     

考虑成层土的储罐CFG桩复合地基沉降变形细观分析

沿海地区软土和吹填土地基分布广泛,CFG桩复合地基技术常用于大型储罐的软土地基处理。为了分析成层土的储罐CFG桩周土体的细观力学响应,采用三维离散元软件研究层状土体中储罐CFG复合地基沉降变形特性。通过监测得到位移场及各土层孔隙率随离桩距离变化而展现的不同的发展趋势,揭示桩周围不同位置土体的变化规律。结果表明,上部储罐荷载作用下,罐底成层土表层沉降越靠近中心沉降越大,而罐体外部的土体地表有隆起的现象;储罐地基沉降随充水高度的增加而增大,沉降的蝶形分布更加明显;桩侧土体位移随离桩体距离的增大而减小,桩周围不同位置的土体孔隙率在各层土体初始阶段略有减小,后期变化趋势基本重合。     

季冻区湿地软土地基固结变形特性研究

为了研究季冻区湿地软土地基的固结变形特性及其影响因素,在提出季冻区湿地软土地基现场监测方案的基础上,对路堤填土荷载作用下软土地基固结变形特性和加载条件、软土地基处理方法、地层条件、温度变化、时间效应等的相关性进行分析研究。监测结果证明:虽然湿地软土层不厚,但软土的沉降量占全部沉降量的80%以上,在整个冬季,负温对软土地基的固结沉降有一定的影响,主要表现在中央分隔带和路肩软土地基的沉降过程出现一定的差异;软土地基的侧向位移基本上是随荷载的增加而增大,最大位移深度随软土层厚度的增加而增大,冬季软土地基冻结的过程中,在冻结深度范围内软土地基出现反向的侧向位移;整个冬季软土地基孔隙水压力均有不同程度的消散,根据沉降和孔隙水压力监测结果得出,袋装砂井更适合于季冻区湿地软土地基的工程治理措施;试验段冻结深度随时间的变化,最大冻深小于2.8m,在一月底至二月初期间;路堤填土冻结的过程中,靠近中央分隔带处的土压力逐渐减小,而靠近路堤边坡处的土压力逐渐增大。研究成果可为季冻区湿地软土地基固结沉降分析计算及设计提供参考依据。     

水泥搅拌桩复合地基固结沉降变形分析

基于Biot固结理论,研究了水泥搅拌桩复合地基固结过程中的沉降变形规律。将复合地基视为复合土层和天然土层的综合体,使用有限元方法进行数值算例分析。结果表明:水泥搅拌桩复合地基的沉降变形具有随时间发展逐渐增大,渗透系数对沉降发展速率有重要影响,提高置换率、增加状体模量和增加桩长等措施均可以减小固结沉降,但是增加桩长的效果最明显。     

条形荷载下黄土地基沉降基础尺寸效应分析

以均质和层状黄土地基为例就条形荷载下地基沉降的基础尺寸效应问题进行计算研究。在基底压力不变情况下,地基沉降量随着基础宽度的增加呈非线性增加,但随着基础宽度的增加,沉降增量逐渐减小。对上硬下软双层地基,在基底压力和基础宽度一定情况下,基础宽度取值越小,上层厚度变化引起的沉降差异越小,基础宽度越大,宽度增量导致的沉降增量越小。对于上部荷载恒定的条形基础,地基沉降量随着基础宽度的增加呈非线性减小,在基础宽度一定情况下,基础宽度取值越小,双层地基上层厚度变化引起的沉降差异越大,基础宽度较小时地基沉降对其宽度变化较敏感。对于小尺寸基础,采用增大基础宽度减小地基沉降的方法是有效的,但对于大尺寸基础,则不宜采用增大基础宽度减小地基沉降的方法。     

温州超固结软黏土次固结试验研究

为研究超固结比对软黏土次固结特性的影响,对温州正常固结和超固结软黏土开展长期一维压缩试验,系统性研究先期固结压力、超固结比等因素对次固结变形和次固结系数的影响。试验结果表明:先期固结压力对软黏土固结变形发展曲线有显著影响,固结压力小于先期固结压力时,曲线变化较小,接近直线,此时次固结系数随固结压力增长较快;当固结压力超过先期固结压力后,曲线变化明显,呈三段式发展,次固结系数随固结压力的增大略有减小,最后趋向某一稳定值。软黏土的次固结系数随超固结比的增大而减小,通过试验结果分析得到了次固结系数随超固结比变化的计算式。次固结变形随时间的变化在双对数坐标下近似为直线关系,基于此建立了次固结变形累积方程。     

双层地基横向荷载下刚性桩的变形研究

为研究双层地基横向荷载下刚性桩的变形,基于桩的刚度无穷大和m法假定,忽略了基础与土之间的粘结力和摩阻力,推导了刚性桩转动中心和转角的计算公式。通过算例与数值分析方法计算结果做了比较,验证了公式的正确性。算例分析表明,当上层土体横向地基系数比例系数小于下层时,刚性桩的转动中心和转角均随着上层土体厚度的增加而增大,随着上层土体m值的增加而减小;上层土体的m值越小,其厚度变化对转动中心和转角的影响越大。上层土体的m值以及土层厚度的变化对刚性桩转角的影响远大于其转动中心。上层土体厚度对刚性桩的变形影响深度约为桩入土深度的0.7倍,影响刚性桩变形的主要是转动中心以上至地面的土体。     

天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。     

双层黏土地基方形桩靴贯入过程与穿透机制

采用基于耦合欧拉拉格朗日算法的三维大变形有限元方法对上硬下软黏土地基方形桩靴的贯入过程进行数值模拟,系统地探讨了上下土层强度之比、上层土厚度、土体重度及静止侧压力系数等指标对于桩靴贯入阻力曲线的影响,揭示了穿透现象发生时的土体变形机理。计算结果表明:上下土层强度之比与上层土厚度对于桩靴的贯入阻力曲线具有很大影响。静止侧压力系数的减小在一定程度上导致桩靴承载力系数的降低,而上下土层重度的差异导致桩靴的承载力系数不满足前人建议的方程。在上下土层重度差异不大以及上层土厚度确定的情况下,关于桩靴宽度、上层土重度与强度的无量纲化参数小于临界值时将会发生穿透现象。     

沪宁高速公路扩建工程典型软基特性及处治对策研究

沪宁高速公路扩建工程软基路段上部土层具有超固结特性,软土与粉质粘土或粉砂交互成层出现,有利于软土排水固结。针对不同的软土厚度和实际工况条件,提出分别采用清淤换填、湿喷桩、素混桩和预应力薄壁管桩(PTC)等软基处理措施,在保证现有交通正常运行的前提下,可有效控制新旧路基差异沉降、确保结合部的拼接质量,避免纵向裂隙产生等预期效果,为软土地基道路拓宽改造工程的设计、施工提供科学依据。     

大间距桩筏基础地震响应离心模型试验研究

针对饱和软土地基中大间距摩擦型桩筏基础抗震问题,采用离心振动台开展了桩筏基础地震响应的试验研究。为模拟实际软土场地浅部超固结黏土和深部正常固结黏土的地层特征,试验在高岭土土样表面预铺砂层,然后在50g离心加速度下进行固结。上部结构简化为质点和杆构件,基础形式包括桩头刚接和桩头自由2种类型的大间距桩筏基础模型。试验分析了模型的加速度和位移、土层内部孔隙水压力以及桩身应变等响应。试验结果表明:在软土场地自振频率范围内,结构–基础–地基三者相互作用十分明显,基础与结构加速度放大系数高于其它频率范围;桩头刚接与桩头自由的基础在地震时均产生了较周围地表土体更大的竖向沉降,但震后较长时间内基础与地表沉降速率基本一致;地震结束时,桩头刚接的上部结构侧向位移与基础倾斜值均较桩头自由时减少一半以上,但上部结构加速度放大作用更加明显;桩筏基础承载能力因土体软化行为有所降低,震后部分上部荷载由群桩转移到筏板,但桩筏荷载分担比例总体变化不大。试验揭示了软土震陷时桩基的变形控制机理,为软土地基减沉桩基础的抗震设计提供参考。     

Seismic stability of embankments subjected to pre-deformation due to foundation consolidation

It has been reported that the major cause of earthquake damage to embankments on level ground surfaces is liquefaction of foundation soil. A few case histories, however, suggest that river levees resting on non-liquefiable foundation soil have been severely damaged if the foundation soil is highly compressible, such as thick soft clay and peat deposits. A large number of such river levees were severely damaged by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake. A detailed inspection of the dissected damaged levees revealed that the base of the levees subsided in a bowl shape due to foundation consolidation. The liquefaction of a saturated zone, formed at the embankment base, is considered the prime cause of the damage. The deformation of the levees, due to the foundation consolidation which may have resulted in a reduction in stress and the degradation of soil density, is surmised to have contributed as an underlying mechanism. In this study, a series of centrifuge tests is conducted to experimentally verify the effects of the thickness of the saturated zone in embankments and of the foundation consolidation on the seismic damage to embankments. It is found that the thickness of the saturated zone in embankments and the drainage boundary conditions of the zone have a significant effect on the deformation of the embankments during shaking. For an embankment on a soft clay deposit, horizontal tensile strain as high as 6% was observed at the zone above the embankment base and horizontal stress was approximately half that of the embankment on stiff foundation soil. Crest settlement and the deformation of the embankment during shaking were larger for the embankment subjected to deformation due to foundation consolidation.     

考虑固结压力和加热温度影响的软土次固结系数

目前常用的软土次固结变形计算方法视次固结系数为常数,但研究表明,固结压力和温度对软土次固结都有着重要影响.本文在梳理已有研究成果的基础上,对原状软土次固结系数Cα随固结压力p和温度T变化的规律进行了研究,提出了考虑两者耦合作用的数学表达式,并进行了验证.结果发现:软土的结构性对Cα-p变化曲线有显著影响,当固结压力很小...     

关于软土基坑加固的一点看法

从基坑工程中的变形产生和传播过程出发 ,考虑加固和基坑变形的相互关系 ,将软土基坑加固分为被动加固和主动加固两类 ,并分析了这两类软土基坑加固的变形控制原理和设计思路。     

基于原位十字板强度的沿海地区软黏土超固结比分析

超固结比OCR是评价软黏土变形和强度特性的重要参数。基于天津、上海、连云港、深圳、中山和珠海这6个沿海地区软黏土的原位十字板强度,系统地分析这些地区软黏土的固结状态,并探讨其形成机制。研究结果表明:(1)基于原位十字板强度得到的OCR要明显大于室内一维压缩试验的结果,室内压缩试验会显著低估沿海软黏土的OCR;(2)6个地区的OCR随深度的变化规律较为一致,OCR随深度增加,逐渐减小至某一稳定值,浅层均表现出一定的超固结现象,而深层的固结状态则表现出一定的复杂性;(3)现有模型能够解释我国沿海软黏土超固结的成因以及变化规律,浅部的超固结现象源于以风化胶结为主的"表层作用",而深部的超固结则源于次压缩。考虑到软黏土突出的取土扰动问题,这种基于原位十字板强度的软黏土OCR评价及成因分析方法值得在我国沿海地区推广。