原位承载力试验在优化土质地基基础设计中的作用

近年来,城市土质地基越来越多,通过几个建筑工程原位承载力试验实例,论述了土质地基承载力标准值取值合理性问题,分析了目前对土质地基的勘察设计存在的不足,以及设计变更的过程.     

关于地基承载力的探讨

以土质地基为研究对象 ,结合载荷试验 p s曲线 ,应用土体的极限平衡理论 ,对地基土的变形性状、地基土承载力以及承载力修正等问题进行了分析。分析结果显示 :地基土承载力不单是地基土抗剪强度指标的函数 ,同时还与作用其上的基础埋深及基础宽度等因素密切相关。进行地基基础设计时 ,应根据实际的基础埋深与宽度对勘察资料中的地基土承载力进行修正 ,并提出了有关承载力修正的建议     

水下旁压试验在桥基原位测试中的应用

介绍了GA型预钻式旁压仪在水下沉积软土及砂土桥基原位测试中的成功应用。试验结果表明: 由旁压试验结果推求的地基承载力与标准贯入击数具有良好的线性关系, 随着标贯击数N_63.5的增大, 土质较硬的地基的承载力增长的幅度小; 而土质较软的地基的承载力增长的幅度反而大。为利用标贯试验和部分旁压试验结果能够较为准确地推求地基承载力, 确定持力层位置, 提供了依据。      

统一强度理论在地基承载力确定中的应用研究

基于统一强度理论,考虑中间主应力对地基承载力的影响,给出了静止侧压力系数 条件下的地基临塑与临界荷载公式。结合实例,对基于统一强度理论和Mohr-Coulomb准则的地基承载力计算结果进行了对比分析。新的理论公式更为确切地反映了地基承载力的实质,有利于地基土体强度的充分发挥。基于河北境内177组不同土质地基的土性指标及载荷试验资料的统计分析,对中间主应力系数b的取值进行了深入细致的探讨,研究表明,对于粉土及黏性土地基,b的取值范围在0～0.5之间变化,理论计算所得地基承载力特征值与载荷试验实测值间的相对误差一般不超过5%     

安哥拉格埃路砂地层的承载力研究

安哥拉格埃路地层（Quelo）棕红色砂土形成年代较长,低含水率下地基承载力较高,但遇水后地基承载力降低幅度较大,地基处理方案常有争议。大量的工程实践和专项研究表明,地基土的承载力与含水率有明显的相关性,通过探井取样和原位测试,查明了地基土的物理力学特性,分析不同含水率条件下的静力触探试验(CPT)和平板载荷试验(PLT)数据,建立了适用于该地层的地基承载力与含水率的幂函数关系式以及地基承载力与锥头阻力的线性经验公式。静力触探试验结果表明,地层锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs随深度增加而逐渐提高,土质均匀,但摩阻比Rf较小。分析认为,采用不经碾压的砂土作为地基,具有较高的风险;对于多层及9～13层建筑的地基处理,采用换填垫层法较桩基更合理。     

基础宽度对地基承载力影响的数值分析

利用数值方法对传统的地基极限承载力的计算公式进行了验证,结果表明传统的理论公式中基础宽度对极限承载力的贡献是正确的。通过数值计算结果,针对目前地基规范中地基承载力特征值限定基础宽度的贡献,研究了地基承载力的合理确定方法,认为地基的承载力应根据实际基础的沉降和地基承载力的安全系数来确定更科学合理。基础宽度对地基承载力的影响已在沉降和承载力安全系数上得到反映,从而计算时不必限定基础宽度,由此可以获得更合理的地基承载力值。     

公路翻浆机理浅析及其治理方案初探

公路翻浆致使路基破坏,公路车辆不能正常行驶,年年需要维修,耗资不菲。道路翻浆与地基土岩性及其地基土的水理性质紧密相关。冬季土质地基结冻,春季解冻地基土从上、下同时融化,完全融化前,中间总有一层没融化,就是这一层起到隔水层作用,地基土中地下水排泄不畅,滞留地基土中,造成该层地基土呈过饱和状态,承载力大大降低,经车辆碾压造成路基翻浆。     

钻孔夯扩挤密复合桩地基试验研究

复合桩地基的承载力是由桩和桩间土共同分担,旨在充分发挥和利用地基土的承载力潜力,通过串珠状桩体来实现对桩间土的加固和挤密,用多种试验检验方法对复合地基进行全面分析探讨,阐明了钻孔夯扩挤密复合桩地基可以有效地解决天然地基承载力不能满足高层建筑物设计要求的问题.     

考虑土-结构相互作用效应和土质地基非线性的核岛厂房结构地震响应分析

有效模拟土一结构相互作用(SSI)和土体非线性特征是进行土质地基条件下核岛厂房结构地震响应分析的关键技术问题。基于SuperFLUSH软件平台,采用等效线性法描述近场地基非线性动力特征,通过在地基有限区域设置黏性人工边界来模拟半无限地基辐射阻尼效应的影响,并利用一维有限元法进行自由场响应分析实现地震动的输入,从而建立土质地基条件核岛厂房结构地震响应分析计算模型。最后,以某土质地基条件下的CPR1000堆型反应堆厂房的集中质量简化模型作为研究对象,开展考虑SSI效应和分层土质地基非线性对于核岛厂房结构地震响应特征影响研究,验证了该计算模型的精度和工程应用效果。研究表明:考虑SSI效应,可有效吸收散射波波动能量,减小结构响应;考虑土质地基非线性效应,加速度幅值在不同方向均有不同程度的降低,峰值频率明显的向低频偏移,因此,同时考虑SSI效应及土质地基的非线性特征,并将两者相结合的分析方法对核岛厂房结构抗震分析是必要的。     

空洞上方浅基础地基破坏模式与极限承载力分析

利用极限分析上限法求解地基极限承载力问题的关键在于构造合适的破坏模式。当地基下方存在空洞时,地基的破坏模式变得相当复杂。通过分析空洞存在时地基的受力特点及破坏形态,将地基破坏范围划分成为不同的刚性区和过渡区,构造了空洞上方条形基础地基的破坏模式。利用上限法,建立与破坏模式对应的速度场,推导了破坏模式不同区域内的耗散功率和外力功率,得到地基极限承载力的目标函数,并采用数学优化方法进行求解,获得了极限承载力的上限解。通过算例分析,讨论了空洞顶板厚度、空洞大小与地基极限承载力的关系,并与无空洞条件下地基极限承载力进行对比分析。结果表明,随着空洞顶板厚度增加,地基极限承载力增加,破坏模式也由地基与空洞之间扩散到地基两侧;空洞顶板厚度存在临界值,当超过此临界值时,空洞对地基极限承载力的影响可忽略。     

钻孔灌注桩后压浆法在渭南某工地应用

近年来我国的高层建筑迅猛发展,对地基承载力的要求越来越高,高层建筑的基础形式一般采用灌注桩基础。为了满足设计要求;灌注桩的持力层要求是较为完整的岩石层或承载力较高的卵石层,桩长和桩径尺寸往往很大,使得地下部分的造价在整个工程总造价中占较大的比例;同时;由于桩长很长,也给施工造成很大的困难。渭南市某工地采用φ300mm桩径,桩长30m,试桩施工完成后,经过桩基检测,桩的承载力不能满足上部荷载的要求,其后采用后压浆法来提高桩的侧摩阻力和桩端承载力,从而使灌注桩达到提高基桩承载力、减少基桩沉降的结果。     

公路路基地基承载力的离心模型试验与分析

公路路基由于基底的柔性和荷载分布为梯形,路基地基的破坏模式和确定方法与刚性基础地基有所差异,对公路路基地基承载力的研究具有重要的理论意义和实用价值。通过柔性条形基础、梯形路基以及模拟沟谷地形的柔性条形基础等3组离心模型试验,对公路路基地基的破坏机制和极限承载力进行了研究,并采用关联流动的Mohr-Coulomb内切圆屈服准则对试验结果进行了数值模拟和对比分析,研究结果表明,公路路基地基由于基底的柔性和较高的离心加速度,很难产生理想的整体剪切破坏形式;与刚柔性条形基础相比,梯形路基作用下的基底中心点沉降更大;沟谷地形对柔性条形基础基底中心点的沉降有一定的影响,但并不明显影响地基极限承载力。     

浅论地基承载力的深度修正

为了确定修正后的复合地基承载力特征值,论述了天然地基承载力的深宽修正的理论依据,并指出《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002所给出计算方法的局限性。将复合地基分为散体桩、低粘结强度桩和高粘结强度桩复合地基三种情况予以讨论,通过理论推导,提出了复合地基承载力特征值深度修正的计算公式,并结合工程实际进行了验证。     

地基承载力的双控确定方法

分析了目前规范确定承载力的方法,认为其不足之处是没有对应明确的安全系数和沉降变形值,实际应用中存在硬土或低压缩性地基的承载力偏保守,而软土或高压缩性地基以及大尺寸基础的承载力会因沉降变形过大而存在风险。建议地基的承载力应由岩土的强度参数和变形参数对具体的基础进行地基的强度和变形计算,按强度和变形双控的原则确定其最大地基承载力,可以获得地基承载力明确的安全系数和沉降值,获得更为科学合理的地基承载力,能更充分地利用地基的承载力进行地基设计,同时安全也更具有保障性,有较好的工程应用价值。建议现场压板载荷试验用于反算地基土的强度和变形参数,而不是用于直接确定承载力,现场压板试验没有进行到极限状态时建议用最大试验载荷值确定土的强度参数,土的变形参数则对试验曲线采用双曲线拟合确定。文中还建议了简易的双控确定方法,便于应用,通过案例对方法予以说明。     

路基疏桩补偿“协力”设计

为研究路基疏桩补偿软土地基的协配机制, 本文提出了疏桩补偿软土地基协力概念模型, 借助Mathematica软件进一步阐明了软土地基临界荷载的边载坡率和硬壳层关联机制, 通过理论分析建立了基于软土地基临界荷载的路基疏桩协力的疏桩承载力检算方法。疏桩间距与桩长协配设计实例分析, 不仅验证了路基疏桩补偿软土地基协力基桩承载力检算方法的可行性, 并揭示了疏桩路基坡趾被动区稳定不利地貌加剧失稳的破坏机制。研究结果表明, 提出的协力概念模型和基桩承载力检算方法具有较好的适用性, 同时阐明了超载预压方案慎用的必要性, 强调了控制路基填筑加载速率的重要性。     

原位载荷试验确定复合地基承载力方法研究

原位载荷试验是确定复合地基竖向承载力最可靠的方法。许多工程实例表明,当载荷试验加载不充分,无法通过极限荷载判断地基承载力特征值时,应根据《建筑地基处理技术规范》方法确定复合地基承载力特征值,但该值有时会偏小,这样的结果会导致设计人员采用的复合地基承载力特征值偏低,设计过分保守,由此造成技术投入加大,工程造价增加的不良结果。通过某工程同场地、同条件的一组素混凝土桩复合地基原位载荷试验数据与一组天然地基原位载荷试验数据对比,研究原位载荷试验测定复合地基承载力特征值方法的不足,讨论产生缺陷的原因。补充完善了《规范》通过载荷试验确定复合地基承载力确定方法,以期更好地促进复合地基技术及原位载荷试验的推广应用。     

深厚软土地基上充灌袋围埝下沉计算研究

采用大型充灌袋在深厚软土地基上建造围埝具有节约材料、降低造价、方便施工等优势,因此,在围海造陆中得到了广泛地应用。软弱地基由于承载力不足,且常处于流塑状态,故充灌袋围埝建造时会挤出淤泥而沉入软土中。随着下沉深度增加,围埝两侧的边载也随之增加,围埝基底也逐渐落在承载力较高的土层上,当围埝的重量与地基承载力相等时,围埝停止下沉,达到极限平衡状态。确定围埝达到设计标高时的下沉深度和充灌袋的用量是充灌袋围埝设计的核心问题。利用土体极限平衡理论并考虑隆起淤泥对承载力的影响,推导出充灌袋围埝挤淤深度的计算公式,并通过挤淤的模型试验和现场工程的监测数据来验证公式的合理性和适用性。此研究成果可供充灌袋围埝挤淤深度的设计及相关工程以参考。     

深层搅拌桩复合地基的优化设计

在满足承载力控制和沉降量控制要求的基础上,采用数值模拟的方法分析最优桩长和桩间距,完成了深层搅拌桩复合地基的优化设计,以达到满足建设需求的同时最大限度地节省建设费用的目的。根据深层搅拌桩复合地基的特点,讨论了复合地基承载力特征值的计算方法,分析了沉降量的构成,对沉降计算方法进行了探讨,并选用单位元法和分层总和法来评价复合地基加固区和下卧层的压缩性。结合深层搅拌桩复合地基的设计要素、承载力、荷载压力、沉降量等指标和具体数值参数,通过设置最优桩长和桩间距来求取满足承载力要求的最小总桩长,并通过编程实现了优化过程。通过程序计算,得到了一组满足地基承载力要求的桩长、基础底面积、置换率的最优数据组合,实现了对深层搅拌桩复合地基的优化设计。     

旋喷群桩复合地基承载特性的数值分析

旋喷桩加固软土地基在各种地基处理工程中得到了广泛应用。对旋喷桩的研究多数集中在其施工工艺的改进上,或者针对单桩的承载特性进行研究,而对旋喷群桩的承载特性则研究不多。根据工程实际情况,采用基于MIDAS-GTS的三维有限元分析技术,通过改变旋喷群桩的布置方式、桩弹性模量、桩长、桩径、桩距等设计参数及桩-土接触面等参数对旋喷群桩复合地基承载特性的影响进行了研究。研究表明：旋喷桩加固软土地基主要减小了地表至桩底深度范围内土体的竖向沉降,对桩底下方的土体沉降基本无影响;提高旋喷桩桩径及材料强度会提高复合地基承载能力;不同旋喷桩布置方式、桩-土之间是否设置Goodman接触面单元对地基承载能力基本无影响。     

PCC桩加固铁路软土地基现场试验研究

铁路相对于公路对承载力和沉降控制都提出了更高的要求。现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）技术首次在南京南站联络线铁路工程中应用,为了研究PCC桩加固铁路路基的工作特性,开展了PCC桩加固铁路软土地基的现场检测与监测试验研究。现场检测包含静载试验、低应变检测和开挖检测。现场监测内容为：桩土应力、地基和路堤水平位移、表面沉降、分层沉降、土工格栅张力、孔隙水压力等。质量检测结果表明,PCC桩施工质量良好,承载力达到铁路地基设计要求。现场监测表明,地基沉降在填土结束后3个月稳定,最大水平位移为13 mm,路基沉降稳定快,水平位移小,路堤稳定性高,能满足铁路严格控制沉降和快速施工的要求。研究成果对PCC桩复合地基加固铁路地基的设计和应用提供了依据。