强夯块石墩复合地基承载力的确定

利用中国建筑科学院地基所对矿石桩进行的模型试验结果,分析了散体桩（墩）发生剪切破坏、刺入破坏和鼓胀破坏的不同条件,得出强夯块石墩复合地基最有可能的破坏形式为剪切破坏。在此基础上,提出了强夯块石墩单墩承载力计算模型,推导出了强夯块石墩单墩和强夯块石墩复合地基承载力的计算公式,并通过计算值与现场荷载试验结果的对比,验证了模型分析结果的正确性,从而为强夯块石墩复合地基承载力的确定提供了理论上合理、实践中     

路堤荷载下碎石桩复合地基沉降分析

基于路堤荷载下碎石桩复合地基的竖向与径向变形特征,采用更为合适的桩周竖向位移模式与径向位移模式,推导出桩侧摩阻力分布的解析解,然后通过典型单元体的受力分析,给出一种路堤荷载下碎石桩复合地基加固区压缩变形的分析计算方法。该方法不仅能反映出桩间土的相互作用和桩侧摩阻力分布存在中性点的特性,而且考虑了桩体鼓胀变形对复合地基沉降的影响。最后,结合工程实例的对比分析结果表明,本文方法计算结果相比复合模量法及不考虑桩体鼓胀变形的方法更接近实测值,表明了本文方法的合理与可行性。     

素混凝土桩复合地基支承路堤变形破坏模式

为了分析素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形特征和失稳破坏机制,建立了3组不同桩间距的素混凝土桩复合地基支承路堤离心试验模型及其数值模型。结果表明：在路堤填土自重、轨道和车辆荷载作用下,改变桩间距对素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形、桩体应变、加筋垫层和桩体破坏模式具有显著的影响;当桩间距不大于4倍桩径时,加筋垫层整体基本保持完好,路堤下素混凝土桩复合地基沉降能逐渐趋于稳定,而桩间距达到6倍桩径后,桩顶刺穿加筋垫层,加筋垫层对桩土变形协调和传递荷载作用失效,素混凝土桩复合地基支承路堤沉降持续增大;当桩间距达到4倍桩径时,素混凝土桩最大应变值发生随上部荷载的增大反而减小的突变现象,最靠近坡脚的素混凝土桩最先产生弯曲破坏而不是剪切破坏,当桩间距增大至6倍桩径时,桩体弯曲破坏逐渐往路堤中心方向发展。     

路堤荷载下地基的侧向变形计算分析

目前关于路基侧向变形研究,大都是基于现场测试或数值模拟,却鲜有理论上的计算与分析。为深入研究路堤荷载下地基的侧向变形,基于布辛奈斯克等弹性理论解及平面应变问题,推导出无限长线荷载、均布条形荷载、三角形分布条形荷载及梯形分布条形荷载下地基侧向变形解析表达式,并与有限元数值计算结果对比验证了解析解的正确性。在此基础上,重点分析了土体的泊松比、路堤宽度以及路堤边坡宽度等参数对地基侧向位移场的影响。计算结果表明,路堤荷载下地基同一垂直线上土体的侧向变形沿深度呈弓形状,变形最大值在地表下某深度处。泊松比对地基侧向位移有较显著的影响：在坡脚附近地表浅层处,随着泊松比的增加,土体侧向变形的方向由向路堤内逐渐转为向路堤外;另泊松比越大,土体的水平位移也相对越大,且最大位移发生位置逐渐上移。研究结果可为类似路堤工程地基变形分析及稳定性控制监测提供一定理论支撑。     

考虑桩土滑移和鼓胀影响的碎石桩复合地基沉降分析方法

本文在深入研究柔性基础下碎石桩复合地基变形力学机理的基础上,结合单元体桩周土位移模式建立出柔性基础下碎石桩复合地基沉降分析方法。首先,根据柔性基础下碎石桩复合地基桩土界面上存在相对滑移的特点对现有竖向位移模式进行改进,然后,考虑到碎石桩复合地基桩体侧向鼓胀不可忽视的特征,在位移模式分析方法中计入径向位移的影响,并且由此得到桩侧摩阻力的分析方法,最后,通过对该模型的受力分析得到复合地基加固区压缩变形分析方法。该方法不仅能反映桩土间的相互作用以及复合地基桩土滑移的特征,而且能考虑碎石桩体鼓胀变形对复合地基沉降分析的影响。最后通过工程实例分析,表明了本文方法的可行性与合理性。     

路堤下刚性桩复合地基桩-土应力比计算

路堤下刚性桩复合地基普遍存在的负摩阻力对桩-土相互作用特性影响显著。基于极限剪切位移受应力水平影响较小而受试样尺寸影响较大的试验结果,提出了桩-土界面剪切刚度随应力水平变化的等单位长度极限剪切位移理想弹塑性模型,针对桩-土相互作用的上部负摩阻力塑性区、中部协调变形弹性区和下部摩擦承载塑性区3区段模式,建立了塑性区非均匀、弹性区非线性的摩阻力分布图式;以均布路堤荷载下等桩长复合地基中单桩等效加固单元体为研究对象,利用单元体荷载传递微分方程,结合桩-土-垫层压缩变形协调条件,推导出了中性面位置及桩-土应力比的解析表达式,分析了路堤荷载及垫层柔度系数的影响。研究表明：中性面位置随垫层柔度系数增加而下移,随路堤荷载增大先下移后上抬;桩-土应力比随垫层柔度系数增加而减小,随路堤荷载提高先增大后降低,据此提出了采用最大桩-土应力比进行桩体布置和垫层设计的技术思路。     

碎石桩复合地基承载力性状分析

按等置换率原则建立碎石桩复合地基有限元计算模型，在考虑基础刚度、荷载强度变化条件下对比分析了天然地基与复合地基附加应力分布特征、塑性区扩展规律；根据有限元计算结果分析了桩身荷载传递规律并与实测结果对比确定桩身应力随桩身呈指数衰减。计算结果还表明：桩土应力比不仅与桩土模量比有关，也与荷载水平及置换率有关；在鼓胀破坏情形下桩体侧向变形性质取决于桩周土而与置换率、模量比、桩长无关。     

碎石桩复合地基性状的弹塑性分析

基于双剪统一强度理论,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在竖向荷载作用下的应力、应变状态进行了弹塑性分析,探讨了权系数b的取值方法;讨论了b的大小对复合地基承载及变形性状的影响,并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。为验证该方法的可行性,将模型试验的结果与计算结果进行了对比,结果表明该方法对碎石桩复合地基的设计具有指导意义。     

抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的数值模拟

在路堤荷载作用下,斜坡软弱地基易产生侧向变形过大、滑塌失稳等病害。路堤下坡脚处采用钢筋混凝土抗滑桩,以有效限制地基侧向变形,是斜坡软弱地基路堤的核心设计原则。采用三维快速拉格朗日有限差分法,经与室内土工离心模型试验成果对比、校核,建立抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的精细化数值分析模型,研究抗滑桩桩距、桩长、桩身弹性模量、桩身横截面尺寸及桩位等设计参数对其内力、变位的影响。研究表明：下坡脚处实施抗滑桩可显著约束斜坡软弱地基侧向变形;需综合考虑桩身受力、经济性、施工等因素确定合理的桩距;桩长应深入滑移面以下,但随着桩长的增长,加固效果增长不明显;随着桩身弹性模量、桩身横截面尺寸的增加,抗滑桩的加固效果得到一定提高;抗滑桩宜设置在下坡侧路堤边坡的中部。     

工程荷载诱发填方边坡变形破坏机制试验研究

填方路堤在堆填碾压夯实后自然状态下具有较好的稳定性,但在先期施工与后期公路运营期间,受工程荷载、动荷载等多因素作用将会出现大量变形破坏现象。针对这一问题,本文以某填方路堤边坡为例,运用室内物理模拟技术探讨研究工程荷载诱发填方边坡变形破坏机制。研究结果表明:填方体在上部不断施加堆载后,坡体内部应力条件改变,产生不均匀沉降现象。填方体边坡变形破坏主要受控于填方体在加载过程中坡顶堆载处拉应力的集中与坡体内剪应力的集中程度,潜在滑动面沿张拉裂缝延伸方向扩展,同时在堆载体下部逐步过渡为压剪塑形带,两者逐步贯通并向下部扩展延伸,最终产生边坡整体变形破坏。其变形演化机制为:堆载作用下坡体内部应力重分布→堆载区边缘张拉裂缝形成并扩展、堆载体下部产生压剪塑形带→张拉裂缝、压剪塑形带贯通形成滑动面→推力作用下整体滑动,此变形为典型的蠕滑-拉裂式滑坡。此研究可以为相似工程提供借鉴。     

高速公路工程中粉喷桩复合地基最大侧向变形研究

分析了粉喷桩复合地基路堤填筑过程中最大侧向变形发展的特性,确定了坡脚处最大侧向变形与路中沉降呈双直线的关系,坡脚处最大侧向变形在大部分填筑过程中与路中沉降呈 0.115的关系。对比分析了粉喷桩复合地基和天然地基侧向变形发展规律的差异,并基于复合地基理论分析,认为导致它们差异变化的原因是粉喷桩复合地基桩-土应力分担比的变化。     

短芯劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏模型试验

在劲芯水泥土桩承载路堤的工程应用中,芯桩比外桩短的情况比较普遍。但是,人们对短芯劲芯水泥土桩承载路堤的桩体破坏模式和失稳破坏机理的认识较为欠缺,无法合理评价路堤的稳定性。鉴于此,本文通过室内模型试验,开展短芯劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏模式研究。通过监测芯桩导电通路变化、芯桩桩身应变和桩土竖向应力,并结合PIV技术,综合分析桩体渐进式破坏模式和路堤整体失稳规律。研究结果表明,在路堤顶面下,荷载主要由芯桩承担,并随着超载增加,芯桩外桩荷载分担作用减小,但路堤失稳后芯桩仍具有一定荷载分担作用。在路堤失稳破坏过程中,路堤下桩体表现出受压破坏且芯桩底部局部鼓胀破坏,坡面下桩体表现出压弯和拉弯破坏模式,地基滑动面并不完全穿过桩体破坏位置。     

郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究

郑西客运专线路堤工后容许沉降量为15 mm,湿陷性黄土区路堤地基处理的沉降控制是关键性技术难题,为此,选择湿陷性黄土代表性地段进行了不同地基处理措施路堤工程沉降观测试验研究。研究结果表明,路堤本体的压缩沉降量只有3 mm,并在路堤竣工后的15 d内趋于稳定,路堤沉降主要由地基沉降控制,而地基沉降则决定于3种不同地基处理措施层以下土层的沉降量大小。在沉降量大小、地基处理和浸水效果方面,22 m深湿陷性土层全部处理的柱锤冲扩桩区段最好,15 m深湿陷性土层的挤密桩区段较好,6 m深湿陷性土层的强夯区段最差,而且采取合理的防排水措施防止坡脚附近积水浸泡非常必要。采用双曲线法、三点法和Asaoka法预测结果的平均值作为路堤的最终沉降量,柱锤冲扩桩区段、挤密桩区段的路堤分别需要恒载预压5个月、8个月便可卸除荷载铺设无碴轨道,强夯区段路堤的预压荷载可能需要持续很长的时间。     

路堤荷载下具盖板的浆固碎石桩桩土应力比研究

桩土应力比是反映复合地基工作状态的重要参数,前人做了较多的理论工作,但理论解通常是在桩顶铺设砂垫层情况下推出的。在路堤荷载下浆固碎石桩复合地基一般在桩顶设置盖板,针对浆固碎石桩复合地基的特殊情况,进行了理论模型简化,并且运用极限平衡理论和弹性理论,推导了设置盖板的浆固碎石桩复合地基在路堤荷载下桩土应力比公式,并通过工程实测资料进行了验证,其结果可为浆固碎石桩复合地基的优化设计提供参考。     

不同方式处理后软土地基侧向变形规律

高速公路建设期侧向位移的控制是评价路基变形的重要依据。依据四川省遂－资（遂宁至资阳）高速公路软基沉降变形观测的数据,通过对现场监测资料的分析,分别探讨西南地区软土路基经塑料排水板（PVD）、碎石桩处理后,路基侧向变形y与深度z,最大侧向变形增量△ym与地表沉降增量△SD,平均侧向变形量Sy与地表沉降量Sf的变化规律。 研究表明,（1）根据Boussinesq解答和实测数据得到路堤荷载作用面积下变形y随着深度z大致呈“S”形变化,近地表变化剧烈,随荷载增加最大侧向位移深度基本保持不变,土体最大侧向变形深度与路堤填筑高度无关,与土性有关;（2）经PVD处理后的软基在填筑期、预压期均有大量侧向位移发生,各占总位移量的50%,最大侧向位移深度在距离地表1.0～1.5 m处;（3）经碎石桩处理后软基侧向位移在填筑期已完成总位移量的75%～80%,总位移量明显小于PVD处理后软基侧向位移量,最大侧向位移深度在距离地表2.5～3.5 m处;（4）PVD处理软基在固结阶段△ym/△SD、Sy/Sf分别为0.15～0.30和0.10～0.20,大于填筑前期2～4倍,而碎石桩处理软基固结阶段△ym/△SD、Sy/Sf分别为0.10～0.15和0.03～0.05,各个阶段变化相当。     

斜坡地基上加筋路堤工作性状及稳定性研究

采用大型室内模型试验的方法,研究了斜坡地基上一个土工格栅加固的填方路堤和一个未加固填方路堤在坡顶荷载作用下的变形与破坏规律.重点介绍了该模型的试验设计、测试和试验数据分析方法.试验主要测试了填方路堤边坡坡面的水平和垂直位移、填方路堤顶部垂直位移、填方路堤内部应力、填方路堤内部土体位移、填方路堤的破坏面形态等.试验结果表明,加筋能够提高斜坡地基上填方路堤的稳定性及承载力,并且能够大幅减小路堤的水平位移,该模型试验结果对西部山区高速公路的建设具有一定的指导意义.     

新书介绍

《复合地基设计和施工指南》复合地基技术是一门正在发展的技术,已在我国土木工程建设中得到广泛的应用,产生了良好的社会效益和经济效益。为了总结、推广复合地基技术,促进其在工程中的应用,由浙江大学龚晓南教授组织专家编写。全书共分十五章,包括:总论、复合地基承载力和沉降计算概论、复合地基设计若干问题、水泥搅拌桩复合地基、夯实水泥土桩复合地基、振冲碎石桩复合地基、振动挤密砂石桩复合地基、夯扩挤密桩复合地基、强夯置换碎 石墩复合地基、灰土桩复合地基、低强度桩复合地基、以沉降量为控制指标的复合桩基设计、长短桩复合地…     

碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基的机制研究

高原湿地软基的突出特点是含有地质条件很差的泥炭层。采用碎石桩联合土工格栅复合地基处理湿地软基是一个新的尝试。在有限元分析的基础上,给出了碎石桩联合土工格栅复合地基处理高原湿地软基的受力、变形特征与作用机制,结果表明,碎石桩可以加快软基的排水固结,提高地基的承载力,土工格栅的主要作用在于限制路堤的侧向位移和减小差异沉降。     

路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究

浆固碎石桩是一种新型的桩基技术,结合其在宁波绕城高速公路软土路基处理中的工程应用,进行了路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究,通过实测地基的竖向和侧向变形以及桩、土应力和孔隙水压力,分析了浆固碎石桩复合地基的主要工作性状。试验结果表明,浆固碎石桩复合地基总沉降量小,稳定速度快,工期短;桩顶应力集中现象明显,桩体置换作用明显,同时也发挥了桩间土的承载力特性;孔隙水压力消散速度较快,减小了次固结引起的工后沉降。     

路堤荷载作用下碎石桩复合地基桩土应力比计算及试验研究

深入分析了路堤等柔性荷载作用下碎石桩复合地基的工作机理,对路堤-碎石桩-桩间土系统进行合理简化,建立了桩土应力比计算模型,并给出关键参数的求解过程。基于最小势能原理,导得路堤荷载下碎石桩复合地基桩土应力比计算解析表达式,结合大型室内模型试验,通过对比试验过程中的全程监测数据,验证了理论解的正确性。探讨了各主要影响因素与桩土应力比之间的关系,结果表明：桩土模量比和置换率是应力比的主要影响因素,路堤高度与路堤材料的影响次之;当路堤高度较小时,随着高度增加,桩土应力比提高明显;但当路堤高度增大到一定值时,桩土应力比基本不变;增大填料剪切模量可略微增大应力比。