真空—堆载联合预压不排水桩复合地基固结简化解研究

针对不排水桩复合地基固结问题,考虑到真空-堆载联合预压荷载的瞬时施加和桩体未打穿等因素对复合地基固结的影响,采用双层地基法将未打穿复合地基转化为等效双层地基,推导出真空-堆载联合预压不排水桩复合地基固结简化解,并绘制出贯入比、桩-土压缩模量之比、加固区和下卧层的土体渗透系数之比以及压缩模量之比对固结的影响曲线图。研究结果表明,在单面排水条件下,随着贯入比、桩-土压缩模量之比、加固区和下卧层土体压缩模量之比的增大,复合地基固结速率随之加快;加固区和下卧层的土体渗透系数之比对固结速率的影响不显著。在各种影响因素中,贯入比对固结速率的影响最大,加固区和下卧层土体压缩模量之比对固结速率的影响较为明显。     

考虑固结影响的桩筏-地基共同作用弹塑性分析

为深入探讨桩筏基础的工作机理及其与地基的共同作用效应,应用Biot固结理论与有限元法,对于地基土采用基于Mohr-Coulomb破坏准则的理想弹塑性模型,对桩筏基础与地基共同作用问题进行了弹塑性耦合固结有限元数值分析.计算表明地基固结作用对桩筏基础-地基共同作用体系的受力变形特性具有显著的影响,桩筏基础的受力变形特性的时间变化特征依赖于下卧土层中超孔隙水压力的变化特征和桩基长度等基础特性,并随着时间的发展而最终达到稳定状态.因此,在桩筏基础上结构的工程设计中应合理地考虑地基固结效应.     

刚性桩复合地基沉降计算方法的探讨

通过工程实例对刚性桩复合地基沉降的三种计算方法(规范的CFG桩法、龚晓南法、双层应力法)进行对比、分析,得出利用规范CFG桩法计算的沉降量与实测沉降量比较贴近,但是,其加固区复合模量计算方法的根据有待完善;龚晓南法给出的桩端刺入下卧层的变形量目前尚没有充足的依据;双层应力法在理论上比较合理,但在实际应用上,应力水平系数不易准确确定。通过本文的分析,提出对于桩端下卧层承载力较高的地基,应采用规范的CFG桩法计算复合地基的沉降。     

刚性桩复合地基沉降计算方法的探讨

通过工程实例对刚性桩复合地基沉降的三种计算方法(规范的CFG桩法、龚晓南法、双层应力法)进行对比、分析，得出利用规范CFG桩法计算的沉降量与实测沉降量比较贴近，但是，其加固区复合模量计算方法的根据有待完善；龚晓南法给出的桩端刺入下卧层的变形量目前尚没有充足的依据；双层应力法在理论上比较合理，但在实际应用上，应力水平系数不易准确确定。通过本文的分析，提出对于桩端下卧层承载力较高的地基，应采用规范的CFG桩法计算复合地基的沉降。     

路堤荷载作用下透水性混凝土桩减压降沉效应研究

透水混凝土桩兼具了刚性桩的高强度特性和散体桩良好透水性的特点,适用于地基的加固处理。为了研究透水性混凝土桩地基处理技术对地基的减压降沉效应,基于有限元法和Biot固结理论对路基荷载作用下透水性混凝土桩复合地基的超静孔隙水压力、桩土应力比、水平位移、沉降等进行研究,并与散体桩和刚性桩进行了对比分析。研究发现透水性混凝土桩复合地基内累积的超静孔隙水压力能够迅速消散,说明透水性混凝土桩具有显著的减压效应;同时发现,透水性混凝土桩复合地基的水平位移和工后沉降较小,证明透水性混凝土桩在降低地基沉降方面具有显著的作用。因此,透水性混凝土桩特别适用于加固透水性差、工后沉降大的地基。     

粉喷桩复合地基沉降变形研究

本文以山东省淄博-滨州高速公路试验段为例,现场实测了路基的沉降变形,并用有限差分方法计算分析了粉喷桩复合地基的沉降变形.通过比较分析,指出粉喷桩复合地基,能减少加固区的沉降量,但对于下卧层的沉降量影响不大.如果存在较厚的软弱下卧层,沉降量主要来自于下卧层.建议粉喷桩穿过软土层更为可靠.为提高设计质量和施工水平提供理论参考.     

粉喷桩复合地基沉降变形研究

本文以山东省淄博-滨州高速公路试验段为例，现场实测了路基的沉降变形，并用有限差分方法计算分析了粉喷桩复合地基的沉降变形、通过比较分析，指出粉喷桩复合地基，能减少加固区的沉降量，但对于下卧层的沉降量影响不大，如果存在较厚的软弱下卧层，沉降量主要来自于下卧层，建议粉喷桩穿过软土层更为可靠，为提高设计质量和施工水平提供理论参考。     

群桩条件下刚性桩加固斜坡软弱地基路堤稳定性分析

针对刚性群桩加固斜坡软弱地基路堤的应用还不充分问题。通过有限元软件ABAQUS建立刚性群桩加固斜坡软弱地基路堤的三维数值分析模型,对比分析了刚性桩桩距、桩身弹性模量等设计参数对桩内力、变形的影响及其对路堤加固效果的影响。研究表明:经刚性群桩加固后,斜坡软弱地基的整体稳定性得到显著提高;与无桩加固相比,路堤最大沉降值减小约1.5～1.93倍,地基的侧向变形值减小约1.46～2倍;随着刚性桩弹性模量、嵌固深度增加,刚性桩的受力状态影响不大,刚性桩最大竖向应力和最大桩身土压力的变化幅度均小于10%;桩距对刚性桩的受力状态、水平位移影响较为显著;对比分析桩距和桩弹性模量对路堤沉降值的影响,研究发现桩距是影响路堤沉降的主要因素。因此综合考虑路堤稳定性、桩身受力以及工程的经济性,本工程刚性群桩桩距选择为2 m,弹性模量选择为10 GPa。     

刚性桩复合地基承载及变形特性试验研究

通过现场试验 ,测出了刚性桩复合地基各土层的变形、桩体的上下刺入量、桩身轴力、侧摩阻力 ,并由此得到桩土荷载分担比、应力比 .试验表明 :垫层起到了使桩土共同参与工作的作用 ,使土能够较充分发挥其承载能力 ;单桩复合地基中加固层压缩是产生沉降的主要原因 ,下卧层的压缩量很小 ,垫层压缩量占沉降的比例随荷载而变化 ;单桩复合地基首先是桩周土承担较大荷载 ,使其从局部剪切破坏开始 ,逐步向整体剪切破坏发展 ,而后随着桩承担荷载的加大 ,桩承载力达到极限而破坏 ,进而复合地基发生破坏     

水泥搅拌桩地基下卧层沉降计算方法选择

目的为了研究水泥搅拌桩复合地基设计中的沉降计算问题，减少下卧层沉降计算值与实测值的差异．方法从水泥搅拌桩的加固机理出发，指出了水泥搅拌桩加固区与下卧层相比是一个具有强度高、压缩性小的硬壳层．考虑硬壳层的影响，在进行下卧层沉降计算时，应根据外荷载与总抗剪力的关系来选择计算方法．结果当外荷载大于总抗剪力时，采用等效实体法；反之，则考虑硬壳层效应，附加应力折减．结论硬壳层对附加应力有扩散效应，这是有时采用等效实体法计算下卧层沉降时数值过大的原因．算例表明，通过对计算方法的选择，提高了下卧层沉降的计算精度．     

刚性桩复合地基变形特性离散元分析

采用离散元法(DEM)软件PFC2D模拟了刚性桩复合地基单桩模型试验,避免了之前广泛采用的有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)等连续体法在模拟刚性桩复合地基褥垫层时的不足,并基于离散元模型对刚性桩复合地基中桩体刺入量及地基的水平位移、竖向位移等变形特性进行了分析.分析结果表明:在桩顶处1/4椭圆形的区域内褥垫层颗粒的沉降明显小于其他区域内颗粒的沉降;水平位移主要集中在基础下的三角形区域内,褥垫层颗粒在发生水平位移时受到了桩体的剪切作用;桩体在影响褥垫层颗粒竖向位移方面主要起阻挡作用,而在影响褥垫层颗粒水平位移方面主要起剪切作用.     

刚性基础下水泥土桩复合地基固结分析

为了掌握刚性基础下水泥土桩复合地基的固结性状，建立了复合地基的固结解析式.根据固结过程中孔隙水排出量等于单元体体积减小量的关系和平均超孔隙水压力的概念，推得水泥土桩复合地基的固结方程.通过等应变假设和初始边界条件，由分离变量法针对该固结方程进行了求解，得到了桩体和桩间土的平均超孔隙水压力、平均固结度、复合地基整体固结度和固结沉降.研究结果表明，该解析式所得的计算结果与有限元分析结果相吻合，且水泥搅拌桩复合地基固结速率大于天然地基固结速率，并与现场观测的水泥土桩复合地基固结度变化趋势一致.     

逆作微型钢管桩复合地基承载变形特性及应用

采用粉喷桩加固的某软土地层上的 6 层住宅楼,由于沉降较大,出现较多裂缝而拆除重建,根据现场具体施工条件,决定采用逆作微型钢管桩对既有地基进行加固。为了分析钢管桩复合地基与粉喷桩复合地基的加固特性异同,地基土采用摩尔 - 库伦模型,桩采用弹性模型,计算两种复合地基。计算结果表明,粉喷桩复合地基压缩主要发生在加固区域的上部,粉喷桩不能有效将荷载传递到桩端,粉喷桩复合地基承载变形特性接近于天然地基。微型钢管桩复合地基压缩区域可达桩端下一倍桩长以下,钢管桩能有效将荷载传递到桩端,微型钢管桩复合地基承载变形特性接近桩基础。采用逆作微型钢管桩加固地基,解决了噪音、挤土问题,并保证了施工安全,经逆作钢管桩加固的住宅楼沉降很小。     

置换率对刚-柔性桩复合地基的影响

为了研究桩置换率对刚-柔性桩复合地基性能的影响程度,在温州地区进行了多个大型刚-柔性桩复合地基静荷载试验.在静荷载试验中对刚性承压板下压力盒进行同步检测,根据检测成果比较不同置换率下刚-柔性桩复合地基沉降情况,分析置换率对刚-柔性桩复合地基的桩土应力、桩土应力比以及荷载分担比的影响.检测结果表明:复合地基中刚性桩置换率对沉降特性影响较大,增大刚性桩置换率会明显减小沉降.刚-柔性桩复合地基中刚性桩在承载方面发挥重要作用,刚性桩置换率越高作用越明显.复合变形模量随复合地基中桩置换率减小而减小.刚性桩置换率越高,刚性桩承载力发挥度越小,柔性桩承载力发挥度越大,土承载力发挥度越小.     

中等压缩性土短桩网复合地基变形现场测试特性

为优化高速铁路中等压缩性土地基处理方案,依托赣龙高速铁路试验段,采用现场试验及理论分析方法,研究了短桩网复合地基的变形特性,并与天然地基进行对比。结果表明：复合地基加固区沉降占总沉降的62%~75%;地基侧向位移主要发生在预压土堆载期,20 m深度范围是主要的侧向位移层,在相似条件下,复合地基与天然地基沉降主要发生的时间、主要的沉降土层厚度及路基横断面沉降差异较大。结果显示了短桩网复合地基可有效控制中等压缩性土地基变形。     

刚性桩复合地基抗震性能分析

利用有限元软件ANSYS,针对5×5刚性桩复合地基群桩,分析其三维动力特性,计算分析中模型的褥垫层、桩间土、桩体以及基础均假定为线弹性并考虑上部结构的反馈作用.计算分析得到了结构的自振特性,并用分解反应谱法进行了刚性桩复合地基地震响应分析,得出在地震激励下,上部结构-基础-复合地基的结构位移和内力以及分布规律.     

刚性长短桩复合地基桩土应力比试验

通过现场试验研究,对刚性基础与柔性基础下刚性长短桩复合地基桩、土应力及桩土应力比曲线的性状以及桩土应力比随荷载变化的规律及影响因素的作用机制进行了分析.研究表明柔性基础下的复合地基桩土应力比数值比刚性基础下的小,长、短桩桩土应力比差别不如刚性基础突出,反映出基础刚度对复合地基桩土荷载分担特性的影响;刚性基基础下长桩桩土应力比变化比短桩剧烈,其峰值是短桩的3倍左右,且刚性基础下复合地基桩土应力比随荷载变化规律也与柔性基础下的复合地基明显不同.     

褥垫层对刚性桩复合地基工作特性影响的数值分析

根据工程实例的土质情况建立计算模型,通过ANSYS三维有限元的数值分析,研究了在竖向荷载作用下,褥垫层厚度、模量对刚性桩复合地基工作特性的影响。本文的计算分析为刚性桩复合地基的优化设计提供了依据。     

天然沉积亚砂土固结特性研究

大量室内外试验研究清楚表明亚砂土在粒度分布、强度特性、压缩性和塑性图等方面与一般粘性土完全不同,因此室内固结试验所得到的天然沉积亚砂土的固结系数与一般粘性土固结系数基本相同是明显不合理的。基于竖向排水体饱和土地基固结理论解答,提出了考虑地基排水井加固区下卧层修正沉降数据反演地基固结特性的计算方法。比较了室内实验数据与相关现场反演计算参数,得出了反演分析固结系数相对高出室内固结试验结果2个数量级。运用这一结果,预测路堤中线下地基固结沉降历时曲线与实测沉降曲线很好吻合。     

下覆倾斜地层软土桩-网复合地基破坏机理试验

为研究嵌岩桩和摩擦桩同时存在下桩-网复合地基的破坏机理,以浙江沿海某高速铁路工段为背景,基于典型断面开展相似比尺为1∶100的土工离心机模型试验,分析下覆倾斜地层软土桩-网复合地基的变形特征及破坏模式.结果表明:路堤顶面的竖向、水平位移主要发生在施工阶段及工后静置阶段,且进入运营阶段后亦有明显发展,路堤顶面竖向沉降差随运营时间的推移逐渐增长;复合地基的沉降呈非对称分布,形成一个偏向下覆倾斜地层斜坡向下一侧的不对称沉降盆;在上部荷载作用下,复合地基的沉降主要由下卧层的压缩、桩体的向上向下刺入及桩体倾倒或横移3部分组成;桩顶水平位移沿下覆地层斜坡向下方向逐渐增大并伴随不同程度的淤泥质黏土绕流破坏,桩顶竖向位移呈现偏向下覆地层斜坡向下一侧的不对称“V”字型分布;嵌岩桩的潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩的潜在破坏模式为弯剪或倾倒破坏,摩擦桩的潜在破坏模式为倾倒及横移破坏.通过试验可知,采用等长桩的桩网复合结构对下覆倾斜地层软土地基进行处理是不合理的,将威胁高铁的安全运营.此外,对此类既有铁路地基的维护及有效加固措施亟待进一步研究.