基底倾斜的管桩复合地基路堤破坏模式研究

通过4组土工离心模型试验,研究了山区底面倾斜的软土层管桩复合地基路堤破坏模式。基于底面倾斜的天然软基路堤变形及失稳破坏特点,分析了桩端嵌入硬土层深度和桩顶格梁对于山区管桩复合地基路堤变形及失稳破坏模式的影响。试验结果表明,倾斜软土管桩复合地基上的路堤破坏模式主要有:(1)当桩端嵌入硬土层较深时,复合地基易发生下坡坡脚附近的桩体倾倒和桩间土绕流破坏;(2)桩端嵌入硬土层较浅时,复合地基易发生桩体向一侧的倾覆破坏,并伴随一定的桩间土绕流破坏,桩体倾覆程度显著大于桩端嵌入硬土层较深的情况;(3)当加格梁联系管桩桩顶时,复合地基易发生桩间土的绕流破坏。     

大型油罐软弱地基CFG桩加固机制

为研究CFG桩对大型油罐软弱地基的加固机制,利用FLAC3D模拟分析CFG桩复合地基倾斜、沉降和加固特性,并采用单一变量法分析不同参数对CFG桩复合地基沉降的影响。结果表明:CFG桩复合地基能够有效地限制罐体的平面倾斜、非平面倾斜、平面沉降和非平面沉降,并有效地限制上部荷载的作用范围和地基隆起的产生;水平位移的最大值出现在地基底面处;CFG桩复合地基中,桩长和桩间距是控制竖向沉降和加固效果的主要因素。     

路堤荷载下CFG桩复合地基失稳破坏特性离心模型试验

掌握路基工程CFG桩复合地基失稳破坏特性是建立稳定分析方法的基础。针对路堤荷载作用下深厚软黏土地基,开展了3组CFG桩复合地基离心模型试验,采用自行研制的空中泄砂装置模拟路堤分层填筑过程,设计制作砂浆包裹石墨芯的模型桩监测桩体破坏时序,通过摄影测量技术获取地基土位移场云图,分析复合地基的承载与变形特性及失稳滑动形态。试验表明,随路堤荷载增加,位于坡脚附近的桩体首先发生破坏,并逐渐向路堤中心发展,呈现渐进破坏特点,复合地基发生整体失稳后滑面近似呈圆弧状;桩体破坏形态与桩周土体变形特性密切相关,地基发生隆起变形的坡脚附近桩体呈现拉弯破坏特征,承受路堤荷载较大的路肩附近桩体以压弯破坏为主;桩帽对桩土荷载分担影响显著,桩身轴力增大可提高桩体抗弯拉能力,有利于复合地基稳定性提高。     

CFG桩复合地基桩土应力现场测试与数值模拟

针对复合地基在路堤荷载下与刚性基础下受力结构模式存在一定的差异,对江西某高速公路软基试验段填砂路堤下CFG桩复合地基承载力特性进行了现场试验,同时采用有限元差分软件FLAC3D建立模型,对复合地基桩土应力与土体沉降进行了数值仿真计算。结果表明,静载试验测试桩间距1.5m的桩土应力比为5.58,与实际路堤加载监测值2.26和数值计算值2.72有一定的误差。因此,对于本工程仅采用静载试验确定路堤荷载下CFG桩复合地基承载力是不合适的。     

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。     

斜坡基底软土桩–网复合地基变形特性离心试验研究

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖向和横向位移主要产生于路堤施工阶段,而沉降差基本产生于运营期内;(2)加筋垫层对其下方的地基表层横向位移有明显约束。地基右侧土体的竖向和横向位移关于路堤中心不对称,表现为右侧大于左侧,地基表面呈现出明显偏向斜坡外侧的非对称"沉降盆";(3)斜坡桩和悬浮桩的桩顶竖向和横向位移明显大于平台桩,平台桩潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩为倾斜破坏,悬浮桩为倾斜+横移破坏;(4)桩发生明显上刺和下刺现象,且淤泥质黏土表现出流体特性发生绕桩横向流动。     

CFG桩-网复合地基数值模拟计算

CFG(Cement Fly-ash Gravel)桩复合地基是近些年发展起来的一种有效的软土地基处理技术,能减小高速铁路路堤沉降,提高地基承载力和稳定性等。在路堤载荷及外载荷作用下,由于条件的局限性以及(带帽)桩、桩间土、(加筋)褥垫层相互作用的复杂性,仅通过现场试验很难进一步研究CFG桩复合地基中复杂的作用机理。文章采用FLAC3D程序建立CFG桩-网复合地基的三维有限差分模型,对影响CFG桩-网复合地基沉降的主要因素(如桩长、桩间距、桩帽尺寸、垫层厚度等)进行研究。     

尹中高速公路粉喷桩复合地基桩土应力比现场试验研究

结合甘肃尹中高速公路粉喷桩处理饱和黄土地基的实体工程,选择了2个典型断面,其中一个断面为悬浮式复合地基,另一个断面为支承式复合地基,实测了桩顶及桩间土的压力,计算出了相应的桩土应力比n及复合地基承载力发挥值。结果表明:(1)在相同荷载水平下,支承式复合地基中桩体与桩间土体所承受的压力均大于悬浮式复合地基中的相应值;(2)在加荷初期,n值增长较快,但随着桩土变形的协调,n值趋于稳定,且2个断面在路堤主要受荷范围内的n值大部分集中在3～8;(3)无论柔性基础下粉喷桩复合地基的形式如何,按土体先破坏计算的复合地基承载力发挥值更接近于工程的实际荷载水平;(4)柔性基础下复合地基的破坏模式应为桩间土体先破坏,继而引起整个复合地基的破坏。     

CFG桩复合地基固结计算研究

CFG桩复合地基常用于高速公路桥头或构造物等行车重要路段的软基处理,以达到消除桥头跳车的目的,对工后沉降要求较高。开展CFG桩复合地基固结理论的研究,对于计算其固结沉降,预测工后沉降,具有一定的应用价值。文中基于谢康和的双层地基固结理论,对路堤荷载下CFG桩复合地基的固结问题进行了初步探讨。     

CFG桩复合地基施工过程监测与数值分析

结合高速铁路某试验段工程,开展CFG桩+垫层处理地基试验。实测复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度的变化规律;利用FLAC-3D建立路堤荷载下CFG桩复合地基三维参数化数值计算模型,将现场实测数据与数值计算结果进行对比,分析研究路堤荷载作用下CFG桩复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究。     

柔性基础下褥垫层厚度对带帽CFG桩复合地基特性分析

带帽CFG桩复合地基应用于高速铁路处理深厚软土地基工程中,其设计有别于建筑工程的设计。工民建房屋建筑基础为刚性基础,而铁路路基直接承受上部路堤的自重和列车运行产生的动荷载为柔性基础。因此,对于柔性基础条件下CFG桩桩帽复合地基褥垫层厚度的优化十分有意义。在现场载荷试验过程中利用橡胶板模拟高速铁路的柔性路基基础,通过改变褥垫层厚度,研究桩帽复合地基沉降变形及桩土荷载分担特性。     

刚性桩复合地基支承路堤稳定破坏机理的离心模型试验

对上软下硬成层土地基中刚性桩复合地基支承路堤,进行了单排桩和群桩条件下路堤稳定破坏机理的离心模型试验,研究了不同桩体抗弯刚度和强度,不同桩体加固位置,不同桩间距和桩端嵌入硬土层深度条件下桩体的受力与变形性状,破坏模式以及路堤的失稳破坏机理.离心机试验结果表明,不论是在单排桩还是群桩条件下,桩身最大弯矩作用点均产生于软硬土层交界面附近;在群桩条件下,桩体越靠近路堤中心桩身弯矩越小;当桩身抗弯刚度与强度较高,桩距较大且桩下端嵌入较硬土层足够深度时,可产生桩间土体沿桩的绕流甚至因产生绕流而导致路堤失稳破坏;当桩身抗弯刚度与强度较低时,在单排桩条件下,桩体会首先在软硬土层交界面处发生弯曲破坏,并可在路堤失稳前在桩身上部发生第二次弯曲破坏,而在群桩条件下,坡脚附近部分桩体首先在软硬土层交界面附近发生弯曲破坏,并可能伴随桩体受拉破坏而使桩断为上下两段,最后由于部分桩体发生整体倾覆破坏或者再次发生弯曲破坏而导致路堤发生失稳破坏;针对路堤具体的破坏情况有针对性地增大桩身抗弯强度,减小桩间距或增加桩端嵌入硬土层深度均可提高路堤的稳定性.     

CFG桩复合地基的试验研究

本文介绍了一个CFG桩加固软土地基的工程实例。结合该工程,对CFG桩复合地基的设计方法进行了简要阐述;采用有限元ANSYS程序对CFG桩复合地基的应力传递特性进行了分析;对CFG桩体的强度和弹性模量进行了测试,对CFG桩体、CFG桩复合地基进行了静载荷试验,对桩间土进行了标准贯入试验。试验和分析结果表明:CFG桩能够把荷载传递到深层土上;CFG桩复合地基与天然地基的变形比随面积置换率m的增大而减小,且当m<10%时,效果显著;经CFG桩处理后的复合地基的承载力高达天然地基承载力的2.5倍以上,打桩过程的振动作用和挤密作用可以消除或降低桩间土的液化。     

Influence of cement-fly ash-gravel pile-supported approach embankment on abutment piles in soft ground

Abutment piles in soft ground may be subjected to both vertical and horizontal soil movements resulting from approach embankment loads. To constrain the soil movements, the soft soil ground beneath the approach embankment is often improved using composite pile foundations, which aim at mitigating the bump induced by high-speed trains passing through the bridge. So far, there is limited literature on exploring the influence of the degree of ground improvement on abutment piles installed in soft soil grounds. In this paper, a series of three-dimensional (3D) centrifuge model tests was performed on an approach embankment over a silty clay deposit improved by cement-fly ash-gravel (CFG) piles combined with geogrid. Emphasis is placed on the effects of ground replacement ratio (m) on the responses of the abutment piles induced by embankment loads. Meanwhile, a numerical study was conducted with varying ground replacement ratio of the pile-reinforced grounds. Results show that the performance of the abutment piles is significantly improved when reinforcing the ground with CFG piles beneath the approach embankment. Interestingly, there is a threshold value of the replacement ratio of around 4.9% above which the effect of CFG pile foundations is limited. This implies that it is essential to optimize the ground improvement for having a cost-effective design while minimizing the risk of the bump at the end of bridge.     

基于离心模型试验的高强度桩复合地基桩帽效应分析

桩帽的设置及其覆盖率的变化对高强度桩复合地基的工程特性影响巨大,对桩帽尺寸的合理设计是实现高强度桩–桩间土–加筋垫层协调承载和变形控制的技术关键。结合某铁路新建双线段(v≥200 km/h)现场软基处理工点的具体情况,进行了4组设置桩帽的高强度桩复合地基离心模型试验,测试了地基变形、桩身应变、桩帽顶面及桩间土压力、垫层拉筋受力等数据。试验数据表明:①在桩顶设置桩帽能有效发挥高强度桩的承载能力,调整桩和桩间土的荷载分配,提高地基的稳定性;②在桩间距不变的条件下,地基变形、垫层拉筋受力、桩帽顶面及桩间土压力等随桩帽覆盖率的提高而减小,桩土应力比则增加;③垫层拉筋受力沿路基横截面基本呈M型对称分布,峰值出现在左右路肩附近位置,与地基的剪切破坏位置有较好的一致性。     

基坑斜–直交替支护桩工作机理分析

在基坑工程中,可将部分竖直悬臂支护桩倾斜一定角度后形成倾斜桩,利用冠梁连接交替布置的竖直悬臂桩与倾斜桩可形成基坑斜–直交替支护体系。已有工程实测表明,基坑斜–直交替支护桩具备良好的抗倾覆和变形控制能力;然而,目前尚缺乏对其工作机理的认识。提出了基坑斜–直交替支护桩的3个工作机理效应,即:刚架效应、斜撑效应和重力效应。以支护结构变形和坑外土体沉降为评价标准,对3项效应进行分析。结果表明:①由于冠梁的连接作用,斜桩与直桩形成一个整体刚架体系,可有效减小桩身和土体变形;②斜桩侧壁摩擦是斜桩对直桩支撑力发挥的关键因素,若斜桩侧壁光滑,基坑斜–直交替支护桩的支护能力与悬臂直桩几乎相同;③斜直桩桩间土与支护体系形成一个整体,可一定程度提高支护体系抵抗基坑变形的能力。     

扩顶CFG桩复合地基加固效果数值模拟研究

扩顶CFG桩复合地基是在CFG桩复合地基基础上发展的一种地基处理方法,其借鉴桩-承台-土相互作用理论,充分利用扩顶"荷载收集"作用以及桩间土的承载和变形协调能力。以河南省某高速公路为工程背景,通过有限元数值方法对常规CFG桩和扩顶CFG桩复合地基进行模拟分析,讨论不同因素对扩顶CFG桩控沉效果的影响;分析桩帽下土体的竖向位移;研究桩身应力、桩帽下土体的应力等的变化规律,并结合现场监测结果比较分析,对扩顶CFG桩数值模拟给出若干结论。     

稳定路基中刚性桩抗弯能力验算简易方法

稳定路基的刚性桩复合地基会产生一定的侧向位移，其刚性桩会承受一定的弯矩并可能开裂。为了保证刚性桩复合地基路基的长期稳定性，应验算路堤下复合地基刚性桩的抗弯能力。为减小路堤下复合地基刚性桩的抗弯能力验算难度，需要研究刚性桩弯矩简易计算方法。首先，基于大量公路路基软基试验和监测工程，对路基最大沉降与最大侧向位移的关系进行了统计研究，得到了两者之间的经验关系式；然后，根据路堤下复合地基和刚性桩的侧向位移曲线形状，提出刚性桩水平受力简化模型，并对复合地基刚性桩弯矩与最大侧向位移之间的关系进行了理论推导。在上述研究的基础上，提出了根据复合地基沉降得到桩身弯矩的简易方法。工程算例表明该方法简单、可行。研究表明，刚性桩位移与桩间土位移基本相等，可忽略不计桩土位移差对刚性桩弯矩的影响；当刚性桩进入硬土层的长度超过7倍桩径时，可认为刚性桩在软土层底面处固定。     

临近基坑开挖复合地基侧向力学性状离心试验研究

临近基坑开挖引起复合地基CFG桩变形和内力改变,现有理论缺乏对该问题的研究。通过开展离心模型试验,对临近基坑开挖条件下,复合地基变形、CFG桩内力和变形、土压力等分布和变化规律进行深入分析。结果表明：开挖引起CFG桩弯矩增大,近基坑桩增幅明显|开挖引起桩土不同步沉降,导致CFG桩上刺入褥垫层,桩受到褥垫层的“嵌固拉结”作用,同时远基坑桩、褥垫层、加载气囊一起提供了“摩擦拉结”作用,从而在近基坑桩上出现负弯矩|而远基坑处不均匀沉降小,“嵌固拉结”作用小,且“摩擦拉结”作用是利于正弯矩产生,桩上未出现负弯矩|开挖引起支护背后土压力分为增长区和减小区两部分,在上部土体中,土体卸荷,土压力减小,而下部土体受支护挤压,土压力有所增大|开挖引起地表沉降呈指数形式,临近基坑地表沉降最大,在显著变形区域内,支护水平位移基本呈直线形式,各阶段最大水平位移均出现在支护顶端|开挖引起的CFG桩水平变形大小和范围随距基坑边距离的增大而减小。