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.     

倾斜软土CFG桩复合地基上的路堤破坏模式研究

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CFG桩复合地基路堤破坏模式。试验模拟了4种地基:倾斜天然软基,水平CFG桩复合地基,倾斜CFG桩复合地基,以及施工有缺陷的CFG桩复合地基。试验结果表明:(1)路堤荷载作用下,CFG桩易发生多次桩体断裂,最终形成能够随软土移动的刚性短桩;(2)底面倾斜的复合地基上,CFG桩的断裂更集中在下坡方向,路堤破坏的影响范围远大于水平地基的情况;(3)缺陷CFG桩复合地基路堤变形显著增大。     

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。     

广东某高速公路管桩复合地基失稳原因及治理

从设计和施工过程,分析了广东某高速公路管桩复合地基失稳原因,并通过数值模拟方法,研究了失稳路基处治方案的合理性,分析表明：现有规范的极限平衡法会高估管桩复合地基的稳定性,施工过程重型运输车辆长期通行于右幅路基填筑段,导致部分管桩在重型车挤压下发生倾斜,进而引起路堤失稳;通过有限元数值模拟方法验证了采用补打管桩方案处治失稳路堤的合理性;靠近坡脚处的桩体主要承载弯曲应力,对路堤的稳定性影响较大,工程设计中可考虑增强坡脚处桩体强度或者对坡脚处的桩间距进行加密,进而增强路堤稳定性。     

基于渐进破坏的路堤下刚性桩复合地基的稳定性分析及控制

传统的刚性桩复合地基支承路堤的稳定分析方法均是假定滑动区内桩体发生同时破坏。在已有研究基础上,采用有限差分方法开展了考虑桩体破坏后的不同性状(post-failure behavior)和不同桩体破坏顺序的路堤稳定性分析,结果表明无筋刚性桩复合地基首先在局部位置发生脆性弯曲破坏,应力释放后引发相邻桩体的弯矩大幅度增加并发生弯曲破坏,从而产生由局部桩体的弯曲破坏引发不同位置桩体的渐进破坏,并最终导致复合地基发生失稳破坏。假定桩体同时发生破坏的复合地基支承路堤的稳定分析方法将显著高估路堤稳定性,路堤下复合地基的稳定性分析应考虑局部位置首先破坏并引发其它位置桩体的渐进破坏。基于复合地基中桩体渐进破坏控制的理念,提出了路堤下复合地基关键桩的概念和分区不等强设计的稳定性控制方法,通过提高关键桩桩体抗弯强度及延性的方法,可有效提高路堤整体稳定性。     

冻融条件下加筋碎石桩复合地基路堤性状研究

制作了一套加筋碎石桩复合地基冷冻试验系统,开展了1组加筋碎石桩复合地基路堤冻融离心模型试验和1组未冻融的对比试验,以研究加筋碎石桩复合地基经历季节性冻土后填筑的路堤在冻融条件下的性状。研究结果表明:冻融条件下加筋碎石桩复合地基在地基土未融化前,其桩顶和桩间土沉降基本一致,而在地基土全部融化后,桩间土沉降显著增大;冻融条件下路堤边坡基本保持初始坡度,路堤下地基沉降比较均匀,而未冻融组路堤边坡明显变缓,路堤下地基不均匀沉降明显;在复合地基和桩体均处于冰冻状态时,其桩顶和桩间土应力一致,当桩体先于桩间土融化后,桩顶应力减小而桩间土应力增大,而当地基土开始全部融化后,桩间土应力快速下降而桩顶应力快速增大,冻融条件下复合地基沉降稳定时的桩土应力比是未冻融条件下桩土应力比的2/3左右;冻融条件下由于路堤加载过程中桩顶周围土体处于冰冻状态,限制了桩顶侧向位移,而冻土层以下土体推动下部桩体向外位移,使得靠近路堤边坡下的桩体向路堤内弯曲,但弯曲变形量较小,而未冻融条件下的桩体则向路堤外弯曲且弯曲变形量较大;加筋碎石桩适合用于季节性冻土区湿地软土地基处理,其复合地基经历季节性冻土后填筑的路堤整体性能较好。     

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桩复合地基及其在工程中的应用

1．CFG桩复合地基的基本原理 CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表，目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰．碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩问土．褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩问土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩问大，在荷载作用下，桩顶应力比桩问土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配钢筋，桩体利用工业废料煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。     

软土复合地基桩及地基土侧向变形试验与分析

通过温福高速铁路软土路堤试验段工程,对"桩(预应力管桩、CFG桩)-桩帽-土工网垫"复合结构形式加固软土地基进行分析,采用测斜仪对桩体及地基土的深层侧向变形进行现场实测,对桩及地基土的位移实际情况做出评判,了解路堤荷载下整个路堤"桩-网复合结构"位移变形场的分布,评价不同连接形式条件下桩及地基土的深层变形特点,进而评价路堤的稳定状态。     

台华高速公路路堤失稳原因分析与对策

台华高速公路采用干振碎石桩进行软土地基处理,在路堤填筑过程中发生了地基失稳滑移.通过数值方法对路堤填筑过程中地基沉降、超静孔隙水压力及地基塑性区的发展变化进行了模拟计算,并结合现场补勘数据,分析了引起路堤失稳滑移的原因.在此基础上,提出刚性桩地基处理加固方案.数值计算及现场勘查结果表明,在强度较低的软土中采用干振碎石桩进行地基处理是不成功的,施工不仅没有形成完整的碎石桩体,还因扰动降低了原状地基土强度,路堤填筑速度过快则直接导致了地基滑移破坏;当采用刚性桩加固软基时,桩间土仅承担小部分路堤荷载,而大部分路堤荷载由桩承担并传递给深层承载力较高的土层,因此路堤的稳定性高、沉降小,可实现快速填筑.数值分析及现场刚性桩试验段测试结果均表明：刚性桩方案可以满足路堤填筑要求.     

基坑倾斜桩支护稳定特性及分析方法研究

工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能.然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究.通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的影响.推导了基坑倾斜桩支护的抗倾覆与整体稳定安全系数计算方法,并与离心机试验结果进行了对比分析.结果 ...     

长短桩复合地基工程事故原因分析与预防措施

依托某水泥砂浆长短桩复合地基处理工程质量事故实例,开展现场调查及地基变形监测工作。根据在柔性基础下长短桩复合地基荷载传递机理,对工程质量事故的原因进行分析,找出工程质量事故的主要原因并提出避免类似工程质量事故的预防措施。分析结果表明,由于在大面积堆土荷载作用下桩周软土固结沉降,将主要产生两种地基处理失效模式:如果桩端悬浮在软土层中,桩端将发生向下刺入变形,桩周软土发生塑性变形或塑性破坏,地基处理失效;如果桩端落在硬土层上,桩体将先发生破坏,然后桩周软土破坏,地基处理失效;在大面积堆土荷载作用下桩周软土固结沉降且桩端悬浮在软土层中是本工程质量事故产生的根本原因。研究成果可为类似地基处理工程的设计人员及相关理论研究提供借鉴。     

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。     

浅层土体加固对倾斜桩竖向承载力影响研究

桩身倾斜可能导致在小于对应于相同条件下竖直桩的极限承载力的荷载下提前发生弯曲破坏,并可在弯曲破坏前产生较大的桩顶水平位移和桩身挠曲。根据某工程现场载荷试验结果,对倾斜桩桩周土体进行浅层加固数值模拟,以研究其改善倾斜桩竖向承载性状的机理。分析结果表明：加固体深度、加固体面积及加固体尺寸均可对加固效果产生影响。加固体对竖向荷载作用下倾斜桩的承载性状的改善体现在对被动区土体强度和压缩性的改善以及约束桩身上部桩体转动和挠曲的作用。进一步研究了加固体压缩性的影响,结果表明：加固体弹性模量越大,加固效果越明显;但随着弹性模量的增大至一定值后,加固效果基本不再变化。     

汶川地震中道路边坡工程震害分析

 发生在山区的地震对边坡工程所造成的危害,在致灾机制和破坏形式方面具有鲜明的特征。结合汶川地震灾区道路边坡工程震害实例,分析路堑、路堤以及与桥隧相连的各类边坡及相应支挡结构的震害机制和破坏形式。锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡具有较好的抗震性能,其原因是这些结构已与坡体联接在一起而形成一个整体,在地震波作用下结构与坡体的位移和变形能够很好地协调一致。铺设土工格栅或施加加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能,一般填筑路堤特别是高路堤,其抗震性能较差。根据沙土液化和软弱黏性土层震陷造成的震害实例,提出含水沙质地层路堤边坡应注意坡脚沙土液化造成的震害,应采取措施防止软弱黏性土层地基震陷造成路面破坏以及坡脚震陷造成的边坡失稳。山区隧道洞口边、仰坡的抗震设计应重视支挡结构的耐震性。建于坡体上的桥台、桥基和桥路过渡段的安全性与坡体稳定性直接相关,应切实加强这些结构所在边坡的抗震设计。对于依山傍水而建的顺河桥,相关边坡的失稳危害桥梁时,应对其采取抗震措施。目前公路、铁路工程抗震规范涉及边坡工程及支挡结构的内容极少,研究成果可为规范的修改和补充提供有益的参考。     

带有超前微桩土钉墙的内部稳定性的探讨

超前微桩已在软弱地基的基坑支护中得到广泛应用。而目前对土钉墙设计而言 ,往往把超前微桩作为一种安全储备 ,没有考虑超前微桩对土钉墙内部稳定性所起的作用 ,设计理论已滞后于工程实践。因此 ,从带有超前微桩的土钉墙破坏形式及其计算方法出发 ,编制了能够计算带有超前微桩的土钉墙内部稳定系数的程序 ,并且用工程实例进行验证 ,认为在软弱土层中打设超前微桩可以增加土钉墙内部稳定性。     

基于离心模型试验的基坑突涌模式及机制研究

在软土地区,由承压水诱发的突涌是影响深基坑工程安全和稳定性的最重要因素,也是设计和施工亟待解决的关键技术问题。借助土工离心模型试验,就不同隔水土层、不同坑内桩基类型及平面布置对基坑突涌稳定及破坏模式的影响进行系统的试验研究。试验结果表明:软土地区承压水基坑突涌模式主要有3种:接触面涌水涌砂破坏、整体顶升破坏和隔水层表面砂沸破坏,与实际工程案例比较吻合。通过理论分析,认为基坑发生突涌的内在机制分别为:接触面涌水涌砂破坏是由于隔水层土体与地下结构接触面发生水力劈裂引起的;整体顶升破坏为地下结构与土体接触面或附近发生剪切破坏所致;表面砂沸破坏为隔水层在下部承压水作用下发生复合的拉剪破坏和剪切破坏的结果。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。