基于双剪统一强度理论的碎石桩复合地基承载及变形性状研究

基于双剪统一强度理论,并利用复合地基中碎石桩与桩周土的竖向位移相等,侧向变形协调与连续的条件,通过弹塑性理论,对碎石桩复合地基的承载及变形性状进行了分析研究,讨论了权系数b的大小对复合地基承载及变形性状的影响,推出了作用在复合地基上的荷载、碎石桩所分担的荷载及加固区压缩量与桩周土的塑性区半径的关系的系列解析算式。提出了对于碎石桩复合地基的设计应该实行承载力和沉降双重控制的设计思想。为验证本方法的可行性,将模型试验的结果与计算结果进行了对比。     

三剪统一强度准则在碎石桩复合地基承载特性分析中的应用

对桩身和桩周土分别采用实心圆柱体模型和柱形孔扩张模型,根据桩土间的应力传递及变形协调条件,利用三剪统一强度准则对碎石桩复合地基的承载特性作了分析。导出了碎石桩复合地基桩土应力比、碎石桩及复合地基极限承载力计算式。实例计算表明:碎石桩复合地基的桩土应力比随置换率的增大和桩周土变形模量的增大而减小,单桩极限承载力和复合地基极限承载力还随三剪统一强度准则中主应力效应参数增大而增大;计算结果与实测资料比较吻合表明本文所提方法有一定的合理性。     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑性-土相互作用的基础上，根据桩-土侧向变形协调及竖向变形相等的条件，应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力-应变关系，得出了桩体材料屈服时桩-土应力比的计算式；利用摩尔-库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时，桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式，讨论了桩-土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系，研究结果表明，用碎石桩加固软土地基，加固效果较好；但用碎石桩来加固土的变形模量大于8MPa的地基，加固效果不明显，对于碎石桩加固的软土地基，应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算。     

柔性楔形桩复合地基承载特性试验研究

为了研究夯实水泥土楔形桩复合地基在粉质黏土地基中的承载特性,对碎石垫层作用下,3组不同楔角的夯实水泥土楔形单桩复合地基和1组等直径单桩复合地基进行竖向静载对比试验。分析复合地基中桩顶沉降、桩周土沉降、桩-土平均沉降差随荷载变化的规律,以及桩的荷载传递规律。试验结果表明:在相同地质条件下,夯实水泥土楔形桩承载性状比等直径桩好,且能更好地调节桩土之间的沉降;此外,桩身轴力的分布与桩体的楔角有关,在合理楔角范围内,桩体分担基础上部的荷载随楔角的增大而增加;土体距离桩心一定范围内的沉降曲线呈"勺子"型趋势变化。     

半刚性碎石桩复合地基变形特性的研究

阐述了各种类型复合地基变形的计算方法，并以试验结果为依据，分析了半刚性碎石桩复合地基以及天然地基的变形模量，证明半刚性碎石桩复合地基能够较好地控制地基的变形。通过对天然地基与半刚性碎石桩小型载荷试验的研究，运用理论公式，计算了半刚性碎石桩复合地基的变形，并与实测变形值进行了对比分析，结果表明，二者的数值比较接近，证明了运用此种方法计算半刚性碎石桩复合地基的变形是可行的。     

端帽式碎石注浆桩在路堤荷载下工作性状

为有效控制路基的工后沉降,提出了路堤荷载下端帽式碎石注浆桩技术。针对路堤荷载下复合地基的工作性状,对端帽式碎石注浆桩进行了分析,研究表明:上端帽提高了桩体荷载分担比,减小了桩顶刺入变形;通过桩体穿越软土层将更多路堤载荷传至深层,减小软土层后期沉降;提高注浆压力以扩大注浆加固区半径,加强浅层注浆,减小桩间土沉降。桩下端注浆扩大体,对所在持力层进行挤密加固;扩大桩底面积,减少桩体向下的刺入变形,降低复合地基工后沉降。对不同桩距、浆液扩散区进行比较,提出了合理的布桩建议。与普通碎石注浆桩相比,端帽式碎石注浆桩在提高承载力和减少复合地基沉降,特别在控制路基的工后沉降方面效果显著。     

水泥土搅拌桩复合地基的应用及造价分析

针对寒冷地区的地质情况进行分析,研究水泥土搅拌桩复合地基在寒冷地区的适用性。通过对水泥土搅拌桩复合地基进行静荷载试验,研究水泥土搅拌桩复合地基的承载力及沉降变形,验证该地区经优化后的地基处理方案的可行性。并采用造价软件建立模型进行经济合理性分析。研究表明,桩土应力随荷载增大,最终趋于稳定;当荷载达到一定水平后,复合地基承载性状和单桩趋于一致,荷载的理论计算值和荷载试验结果一致,平均沉降量为24. 89 mm复合规范要求,并通过比对成本得出该工程采用水泥土搅拌桩复合地基造价经济合理。     

复合地基中散体材料桩荷载-沉降关系的数值分析

针对散体材料桩与桩周土相互作用的特点,基于弹性理论及计算假定,利用应力函数法对复合地基中散体材料桩桩身的应力状态进行了分析,推导出了考虑桩间土荷载σs及桩、土自重影响的散体材料桩的荷载-沉降关系式;利用该方法对某工程实例进行了计算分析,结果表明,基于本文方法获得的散体材料桩的荷载-沉降关系与实测结果吻合较好.     

循环荷载作用下有无侧向约束复合地基沉降对比分析

为探讨循环荷载作用下有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基的变形性状,进行了循环荷载作用下有无侧向约束夯实水泥土桩复合地基室内大比例模型对比试验,基于模型对比试验实测结果,分析了侧向约束对夯实水泥土桩复合地基变形性状的影响。结果表明:有侧向约束的夯实水泥土桩复合地基的沉降明显低于无侧向约束夯实水泥土桩复合地基的沉降。侧向约束对降低复合地基沉降的效果随着循环荷载比的增大而变得更加显著。因此,侧向约束对限制软土的侧向变形、降低复合地基的沉降具有良好的作用。     

软土地基变形的混沌性研究

目的为提高软土地基的承载能力,促进软土地基理论和技术在工程中的应用.方法以混沌理论为基础,对天然软土地基、碎石桩复合地基、半刚性碎石桩复合地基Lyapunov指数进行计算,结果表明三项地基的Lyapunov指数均大于0,证明了软土地基变形具有混沌性.结果通过软土地基加固前后的Lyapunov指数和变形不动点的比较,半刚性碎石桩复合地基的Lyapunov指数小于天然地基的Lyapunov指数,天然地基没有变形不动点,而半刚性碎石桩复合地基存在变形不动点,证明采用半刚性碎石桩复合地基,软土地基的混沌性得到了明显的控制,是控制软土地基变形混沌性的有效手段.结论根据映射函数的不动点,对软土地基加固前后的承载力进行了识别,采用半刚性碎石桩加固软土地基,承载力不动点增大,取得了较好的加固效果.     

砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性分析

针对砼芯水泥土搅拌桩复合地基工作特性较为复杂的问题,基于砼芯水泥土搅拌桩(DCM)复合地基载荷板试验,采用弹塑性有限元方法,讨论不同芯长比和含芯率条件下砼芯水泥土搅拌桩复合地基的荷载传递、承载力和沉降变化规律.计算结果表明:随着芯长比的增加,越来越多的上部荷载集中至砼芯,同时桩周土体上的竖向应力减小;水泥土搅拌桩外壳在上部与桩周土和砼芯共同承担竖向荷载,随着桩体入土深度的增加变为负责传递砼芯与桩周土之间的剪应力;砼芯长度控制了桩土侧摩阻力的发挥长度,而且使得桩土侧摩阻力沿深度均匀发挥;芯长比和含芯率对于砼芯水泥土搅拌桩复合地基承载力的影响是相互的,选择合适的芯长比和含芯率组合,能最大限度地发挥砼芯水泥土搅拌桩桩复合地基的承载力.     

夯实水泥土桩复合地基承载特性分析

基于夯实水泥土桩复合地基载荷试验的结果,分析了复合地基在竖向荷载作用下垫层、桩及桩间土的共同作用机理,假设桩侧摩阻力分布形状,建立夯实水泥土桩复合地基的分析模型,考虑复合地基中桩、土变形协调,提出了一种计算复合地基桩土应力比的方法.利用该方法对夯实水泥土桩复合地基在竖向荷载作用下的承载特性进行深入研究,重点分析了垫层模量、桩端持力层模量、桩土相对刚度比、桩长径比对桩土应力比的影响.结果表明:夯实水泥土桩复合地基中垫层的模量对桩土应力比的影响要远大于桩端土持力层的模量;桩长径比的增加会使桩土应力比趋于一定值,说明复合地基中临界桩长的存在;增大桩长并同时提高桩土相对刚度比能显著提高桩土应力比.     

水平荷载作用下分层土体群桩复合地基中圆桩与方桩的变形性状

为了在复合地基理论与工程应用中合理地选用桩截面,分别对分层土体群桩复合地基中的圆截面桩与方截面桩在水平荷载作用下的变形性状进行了有限单元法的三维弹性分析,得到了圆截面桩与方截面桩在不同土层材料特性下出现最大应变的位置及其轴向应变性状,以及桩体的断桩点随土体分层状况改变而变化的规律。对计算结果的比较表明,圆截面桩的最大应变均比方截面桩的最大应变大,从而判断出在桩体横截面面积相等的条件下圆截面桩承载力比方截面桩承载力小许多。     

半刚性碎石桩复合地基受力特性的研究

通过理论分析和工程试验，研究了半刚性碎石桩复合地基桩土荷载分担比，分析了半刚性碎石桩复合地基的分界桩土应力比和荷载分界点，证明了随着荷载的增加，桩分担荷载的比例呈现增大的趋势。计算了桩间土应力折减系数，发现荷载超过某一数值以后，桩间土应力折减系数保持在一个稳定的数值附近。     

半刚性碎石桩复合地基特性的理论研究

目的为提高软土地基的承载能力，促进复合地基理论和技术在工程中的应用．方法在分析碎石桩复合地基所存在问题的基础上，运用理论方法推导了半刚性碎石桩复合地基的极限承载力和桩土应力比．并且与碎石桩复合地基进行了比较．结果在相同的工程地质条件下，将碎石桩加入水泥等材料所形成的半刚性碎石桩，其极限承载力和桩土应力比均高于碎石桩．结论半刚性碎石桩复合地基的加固效果要好于碎石桩复合地基．理论研究表明了半刚性碎石桩复合地基加固软土是可行的．     

多元复合地基中柔性桩-土-垫层的相互作用

采用柔性桩与桩周土的相对位移表达式来表示多元复合地基中柔性桩桩侧摩阻力的分布规律,结合变形协调条件、物理方程和力的平衡方程,分析了刚性承台下柔性桩-土-垫层的相互作用,并将计算结果与模型试验结果进行了对比。结果表明：增加垫层厚度或提高垫层变形模量均能缓解桩顶应力集中,充分调动桩周土的承载能力;随着柔性桩的刚度提高,或垫层厚度增大,或垫层变形模量提高,柔性桩复合体的承载力均有不同程度的提高;最大桩侧摩阻力位于桩顶以下1／4～1／3桩长处;由于桩顶向垫层刺入使桩身存在负摩擦区,导致桩身最大轴力并不在桩顶,又因柔性桩的刚度不大,桩顶刺入作用较弱,负摩擦区段的长度短,故负摩擦不大。对比试验结果验证了所提出的方法具有可行性,对复合地基的设计计算具有指导意义。     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力调试等试验结果的基础上，对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析，探讨了附加应力沿深度变化规律；研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律，对钢渣单桩和碎石柱以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析；对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测．     

钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨

通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力测试等试验结果的基础上,对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析,探讨了附加应力沿深度变化规律;研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律,对钢渣单桩和碎石桩以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析;对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测。