基于正交设计的红砂岩改良土抗剪强度试验和回归分析

兰州地区地铁深大复杂基坑日益增多,为了保护生态环境和减少工程造价,通过试验将开挖后的红砂岩添加黄土和水泥进行改良作为路基填料。基于兰州某地铁工程,采用正交试验,对不同配合比下的改良土展开了击实试验和快剪试验,分析了红砂岩改良土抗剪强度的影响因素及其影响大小,给出各因素最佳配合比,并得出了红砂岩改良土抗剪强度的回归模型。试验结果表明:黄土对内摩擦角的影响显著,水泥和含水率对黏聚力影响显著,各因素对黏聚力影响的主次顺序为:水泥掺量→含水率→黄土掺量,对内摩擦角影响的主次顺序为:黄土掺量→含水率→水泥掺量。针对不同配合比下的试验数据,建立回归方程预测改良土的黏聚力和内摩擦角。试验结果对评价红砂岩作为路基回填料具有一定参考价值。     

基于坡面卸荷的土质边坡应力状态及稳定性分析

边坡稳定性分析中极限平衡法难以考虑土体应力状态,坡体滑面应力计算又长期停留在数值方法上。为解决这一问题,提出坡面卸荷应力等效思路,将坡面按半无限边界考虑后利用弹性理论求解坡体应力,并根据滑面应力进行稳定性安全系数计算,最后结合多个算例将潜在滑动面位置、滑面应力分布、安全系数与已有理论进行比较。研究结果表明:坡面卸荷应力等效思路概念清晰,符合边坡受力特征,且通过该思路求得的滑面应力与有限元分计算结果基本一致,搜索得到的潜在滑动面位置,以及对应的稳定性安全系数与有限元强度折减法、极限平衡法计算结果十分接近。此外,该计算方法还能有效与支护结构预应力结合,体现预应力的加固作用。     

桩基础高层建筑纠倾加固方法及工程实践

针对高度为99.9 m的桩基础高层建筑不均匀沉降事故工程,为减小其地基压缩量及更好地增强建筑基础的整体刚度,从而制止沉降和抵抗不均匀沉降,结合该高层建筑结构特点以及地质条件,基于“加强基础刚度,止沉调平”的基本思路提出了“增补筏板+外部筏板外扩+锚杆静压桩”的纠倾加固方法,通过检测数据分析对该方法进行了验证。结果表明:以“增补筏板+外部筏板拓宽+锚杆静压桩”技术为主的综合纠倾加固方案是可行的;对于过量沉降以及产生较大不均匀沉降的桩基础高层建筑,采用“增补筏板+外部筏板外扩+锚杆静压桩”的综合纠倾加固方案将原桩基础转化为桩筏复合地基,有效提高了建筑物的整体性和地基基础承载力,同时利用锚杆静压桩布置数量、施工的先后顺序、施工时间差异对基础承载力进行调整,可以为大楼自然回倾创造条件,达到既制止其沉降与倾斜又适当纠倾的目的;外部筏板拓宽既能在纠倾过程中减缓沉降趋势,也能在建筑物使用过程起到防止复倾的作用。     

微浸水对桩基负摩阻力影响的试验初探

为使湿陷性黄土地区桩基负摩阻力问题得到实质性的解决,提出了一种在桩基施工过程中通过桩周土体浸水消除部分黄土湿陷以提高其承载能力的思想,并以此为出发点,阐述微浸水概念,设计现场试验,进而分别对不同地层条件下及不同微浸水程度后桩侧负摩阻力的分布特点、发展规律展开初步探索。研究结果表明:高压循环注浆成桩工艺既能实现桩周土体的微浸水,使其首先发生预湿陷,又能使漏浆层以下一定深度范围内土体浸水程度明显增强形成强浸水段,引发再湿陷,产生负摩阻力;土层中漏浆层的不连续分布,致使桩周土体在桩体受荷后分段湿陷,桩侧负摩阻力沿桩身呈现交错分布的形态;随着微浸水程度的逐步增加,桩侧正摩阻力逐渐受到削弱,单桩极限承载力逐渐减小,与此同时桩侧负摩阻力逐渐增大,但增幅不大、数值较小。最后,指出本次试验的不足之处,并对后续研究提出建议。     

黄土填方地基中微型钢管桩承载性状试验研究

目前对于黄土填方场地微型钢管桩桩基性能的研究非常匮乏。依托某实际加固纠偏工程,在黄土填方场地制作三根微型钢管桩试桩,在试桩桩身混凝土中布置混凝土应变计,进行现场单桩静载试验。实测结果研究表明:(1)在一些特定场合,尤其是在施工场地狭小,工程条件复杂的情况下,微型钢管桩可用于黄土填方场地较大荷载的建筑物基础纠偏加固中,并且在黄土填方场地具有较高的承载力。(2)黄土填方地基中微型钢管桩的Q–s曲线呈缓变型,当加载至最大荷载时,都没有出现明显向下的弯折段。(3)微型钢管桩在黄土填方场地其承载力介于材料破坏和失稳破坏之间,约为材料破坏的62%,是失稳破坏的1.76倍,桩身挠曲而产生过大沉降是导致试桩破坏的主要原因。(4)在黄土填方地基中确定30~40m长的微型钢管桩单桩竖向极限承载力时,建议将Q–s曲线和s–lgt曲线相结合,同时考虑桩顶沉降值,这样才较为合理。     

特殊浸水下桩基负摩阻力试验研究

为妥善解决湿陷性黄土地区负摩阻力引起的桩基承载力下降问题,以消除桩周黄土湿陷性为出发点进行新途径和新方法的探索,采用非传统的特殊浸水方式分别对混凝土灌注桩、微型钢管砂浆复合桩进行了现场试验。结果表明:桩顶受荷时采用注水孔与试坑相结合浸水量较大,浸水段桩侧以负摩阻力为主,最大值达319.62 kPa,局部出现正摩阻力;成桩过程中采用泥浆循环浸水量较小,桩周土体在桩顶受荷前完成部分湿陷,受荷后桩侧以正摩阻力为主,局部出现负摩阻力,且数值较小,最大值为32 kPa;特殊浸水条件下桩周土体沿桩身分段湿陷,桩侧出现多个负摩阻力峰值及中性点,正、负摩阻力交错分布;桩基负摩阻力的大小受浸水方式、加载方式、浸水固结时间的综合影响,建议在桩基施工过程中采用合理的施工工艺对桩周土体预先进行微量浸水,消除部分黄土湿陷,以避免由于地下水环境改变而引发的桩基承载力下降。     

黄土改良红砂岩的试验及路用性能研究

兰州某地铁车站深基坑开挖遇到大量红砂岩,红砂岩直接作为路基填料会造成路基垮塌等工程事故。为了研究红砂岩作为路基填料的适宜性,以及对改良红砂岩最优配比及改良效果和工程性能进行研究。对不同配比及不同含水率的黄土-红纱岩改良土进行击实试验、直接剪切试验和固结压缩试验。试验结果表明:30%黄土掺量且含水率达到8%的红砂岩改良土的干密度达到最大值2.11g/cm~3;其抗剪强度指标内摩擦角和黏聚力得到大幅提高及其压缩性能得到改善,工程性能得到了一定提高。初步确定了改良红砂岩作为路基填料的可行性。