变荷载下长排水体-短不排水桩复合地基固结解析解

基于向内径向渗流的轴对称固结模型,给出了变荷载下长排水体-短不排水桩组合型复合地基的固结方程,在单面排水条件下推导出组合型复合地基的固结解析解,包括排水体和排水体周边土体中的超静孔隙水压力解答和组合型复合地基整体平均固结度解答。将组合型复合地基固结度解析解与三维有限元数值解进行了比较,证明了解析解的合理性。利用固结度解析解对影响组合型复合地基固结速率的主要因素进行了分析,研究了组合型复合地基的固结特性。结果表明：组合型复合地基的固结速率随着短不排水桩贯入比的增加而逐渐增大,随排水体的井阻和其周边涂抹区厚度的增加而减小。短不排水桩刚度和置换率的变化对组合型复合地基固结速率的影响较小。     

变荷载作用下碎石桩复合地基固结简化分析

用碎石桩对软弱土进行地基处理是一种常用的地基处理方法,桩间土的固结问题是碎石桩复合地基中非常关注的问题,该问题在不同假设条件下的研究也取得了大量成果。在考虑桩土模量比（即应力状态稳定时的桩土应力比）及碎石桩面积置换率影响的前提下,基于等应变假设,将任意变荷载转化为傅里叶级数,从而推导出了变荷载作用下碎石桩桩间土固结解析解,给出了任意时刻桩土承担的应力变化关系,对现有理论进行了合理的修正。通过算例与现有理论对比分析表明,本算法合理可行,当碎石桩面积置换率及桩土模量比比较大时应该考虑其对固结的影响。此外,根据上述理论对Carrillo假设进行了分析,证明竖向和径向固结分别独立考虑的假设并不精确,但得出的总体规律与实际较为接近。     

修正等应变假定下刚性桩复合地基固结特性分析

刚性桩复合地基固结特性是影响工程进度的重要因素。为研究外荷载作用下刚性桩复合地基固结特性,结合刚性桩和桩间土应力-应变特点对等应变假定进行修正。在此基础之上,考虑涂抹效应、桩间土和下卧层土体固结特性的影响,推导得到桩间土和下卧层土体固结微分方程。基于双层地基固结理论,考虑单级匀速施加荷载和附加应力沿深度变化等边界条件,推导得到其固结度解析解。最后,利用数值模拟方法对解析解进行验证,并对影响刚性桩复合地基固结特性的因素进行分析。结果表明:理论计算与数值模拟结果较为吻合;刚性桩复合地基固结速率受到贯入比影响较大,当贯入比较小时,与天然地基相比,其固结速率较小,贯入比较大且桩端阻力系数较小时,复合地基固结速率大于天然地基;随着贯入比、桩-土相对刚度和垫层-土体相对刚度的增大,复合地基整体固结速率加快;随着置换率的增大,复合地基整体固结速率降低。     

柔性基础下复合地基下卧层沉降特性的数值分析

采用复合本构有限元和传统有限元两种计算模型,通过不同桩土模量比和置换率条件下复合地基、双层地基、人工均质地基下卧层沉降与天然地基相应计算结果的比较,系统地研究了复合地基下卧层的沉降特性,并在此基础上建立了相应的计算方法。     

考虑下卧层特性的复合地基荷载传递规律模型试验研究

为研究存在下卧层复合地基的荷载传递规律,进行多组复合地基室内模型试验。针对不同桩径、垫层厚度和下卧层厚度等工况进行试验,得到增大桩径不能提高桩体的承载力发挥度;复合地基的设计要充分考虑垫层和下卧层对荷载传递的影响一系列有益的结论。试验结果表明,复合地基中桩身轴力、桩侧摩阻力和荷载分担比的分布及发展过程,可为复合地基理论研究提供一定的依据,并对其设计起到一定的指导作用。     

未打穿砂井地基下卧层固结研究分析

利用平均固结度普遍解,将未打穿砂井地基转化为等效双层地基,给出了下卧层一维固结解析解,进而求出下卧层的平均固结度。根据该解和现有解,编制计算机程序,给出了几幅考虑c值和土性参数对固结的影响曲线图,评估各解的适用性。研究表明,该解满足工程要求,特别是在PTPB排水条件下能够较好地反映Uz-Tv曲线的真实变化。     

带垫层刚性桩复合地基桩土应力比的计算与分析

研究了带垫层的刚性桩复合地基桩土应力比的计算方法,同时,考虑了桩顶刺入垫层和桩端刺入下卧层的情况,并分别假设了垫层为理想弹性体和理想弹塑性体两种情况进行讨论,随后对计算公式进行了分析,从理论上分别论证了各种因素对桩土应力比的影响。     

CFG桩复合地基的原理和设计

“复合地基”一词出现于20世纪60年代，从此该概念成为很多地基处理的理论及公式的依据，后来，它广泛地应用于很多理论分析中，如碎石桩、深层搅拌桩、旋喷桩、石灰桩和土桩。本文主要论述了CFG复合地基的组成、加固理论、设计方法和变形计算，并简单分析了褥垫层和CFG在复合地基中的应用。     

考虑砂石桩固结的混凝土芯砂石桩复合地基固结解析解

考虑了混凝土芯砂石桩复合地基中砂石桩的环形排水通道、砂石桩体内的径、竖向渗流和土体施工扰动,并采用桩土共同分担荷载的初始条件,得到了混凝土芯砂石桩复合地基固结问题的控制方程,给出了控制方程的解答;并分别给出了复合地基按应力和按变形定义的总平均固结度,分析了砂石桩桩体渗透系数、芯桩与砂石桩直径比对地基固结性状的影响。结果表明：对于混凝土芯砂石桩复合地基按应力定义的固结度与按变形定义的固结度表达式不同;地基的固结随着砂石桩桩体渗透系数增加而加快;砂石桩直径一定的情况下,固结速率随芯桩直径增大先增大后减小。最后对本文解和以往的两种解做了比较,与以往解相比本文解能够同时考虑环形通道和桩土荷载分担,给出的固结度介于以往的两种解之间。     

复合地基中褥垫层的作用

褥垫层是复合地基的核心技术,本文通过工程实例阐述了复合地基中褥垫层的作用、褥垫层合理厚度、用褥垫层调整的基不均匀变形及复合地基静载试验时褥垫层合理设置和规范操作的重要性。     

Analytical models for consolidation of combined composite ground improved by impervious columns and vertical drains

In recent years, a new technique of ground improvement, which involves the combined use of impervious column and vertical drains, has been proposed and utilized in many field projects to accelerate consolidation and increase bearing capacity of soft soil ground. To cover the possible distribution patterns of impervious columns and vertical drains, 2 analytical models, including Model A with outward flow and Model B with inward flow within the soils, are proposed to predict the consolidation of combined composite ground by considering the following factors: (1) disturbance effects of both impervious columns and vertical drains, (2) the well resistance of vertical drains, and (3) time‐variant loadings. The average degrees of consolidation predicted by the proposed analytical models are compared with several existing solutions and then against the measured data in the literature. The consolidation behavior of a combined composite ground is investigated by the proposed analytical solutions. The results show that the combined use of impervious columns and vertical drains can remarkably accelerate the consolidation rate of soft soils compared with the single use of either of them. The average degrees of consolidation predicted by both analytical models agree well with the measured data. Compared with Model B, Model A usually predicts a faster consolidation rate because of a shorter drainage path. Many factors can influence consolidation behavior of combined composite ground, such as loading scheme, distribution patterns and the disturbance effects of impervious columns and vertical drains, and compression modulus ratio of impervious column to soil.     

考虑桩体固结变形的散体材料桩复合地基固结解析计算

将单个散体材料桩截面和单桩影响范围内的桩周土截面作为一个研究单元考虑,由固结过程中孔隙水排出量等于单元体体积减小量,并引入平均超孔隙水压力的概念,考虑桩体的固结变形,推得散体材料桩复合地基的固结方程。通过等应变假设和初始边界条件,由分离变量法对该固结方程进行求解,得到了桩体和桩间土的平均超孔隙水压力、平均固结度、复合地基整体固结度。通过某工程实例计算,将计算结果与已有解析解进行了比较分析。当散体材料桩复合地基的井径比较大时,两者计算结果十分相近;当井径比较小时,两者差别较大。     

多级等速加载条件下碎石桩复合路基的固结解析计算

高速公路路堤的填筑往往是分级进行的,固结需要经过一个较长的过程,若采用瞬时加荷进行计算,很难反映全过程的固结度变化情况,而且,碎石桩复合地基其桩土刚度不一致,桩-土应力比大于1,不能直接引用砂井理论公式。基于桩-土共同分担荷载的原理,建立了碎石桩复合地基在多级等速加荷条件下复合地基固结的数学方程,并分别给出了加荷和停荷情况下的解析解。通过对实际工程的计算分析表明,计算结果与实测数据基本吻合。     

柔性荷载下粉喷桩复合地基承载特性试验研究

开展了粉喷桩复合地基承载性能试验,实测了柔性荷载下桩、土应力,探讨了复合地基中桩土应力比及其变化规律。研究表明,粉喷桩复合地基载荷-沉降曲线一般表现为缓变型;粉喷桩复合地基承载力宜按相对沉降法取相对沉降比为0.01所对应的压力。由于砂垫层的流动补偿作用,柔性荷载下桩土应力比随荷载的增加变化较为平缓,在复合地基承载力基本值附近桩土应力比变化范围为1.73～6.83,平均值为3.20。     

路基荷载下PCC刚性桩复合地基沉降简化计算

将路堤荷载作用下的刚性桩复合地基变形,简化为只有竖向变形,水平变形可以忽略,然后,应用土体的平衡、几何、物理方程,建立沉降计算的控制方程。桩土界面的接触条件按位移协调或产生滑移变形两种情况分别建立,采用有限差分法离散求解,可得桩、桩周土各自的沉降变形、桩土界面的摩擦力分布。与有限元分析和现场实测结果的对比表明,该简化方法具有较高的准确性,可以方便地应用到工程实际。     

碎石桩复合地基处理软土固结计算及应用

推导了等应变条件下桩阻作用时的碎石桩复合地基固结方程,并与现场沉降观测数据换算出碎石桩复合地基在路堤施工过程中的固结度对比,二者吻合较好,证明了公式的正确性。沉降观测数据还表明：使用碎石桩处理软土地基能加快地基的固结速率。     

Consolidation calculation by stone column and of soft ground reinforced practical application

推导了等应变条件下桩阻作用时的碎石桩复合地基固结方程,并与现场沉降观测数据换算出碎石桩复合地基在路堤施工过程中的固结度对比,二者吻合较好,证明了公式的正确性。沉降观测数据还表明：使用碎石桩处理软土地基能加快地基的固结速率。     

刚性桩复合地基垫层合理厚度确定方法

垫层厚度的设计是复合地基承载力能否全部发挥的关键因素,垫层的合理厚度基本是靠经验取值,缺少理论根据。基于垫层-桩-土相互作用机制,考虑使复合地基中桩和桩间土承载力发挥度相等的情况下,给出了垫层合理厚度的计算方法。利用该方法可对刚性桩复合地基进行优化设计。分析表明可以通过调整垫层厚度来调节桩-土应力比,较好地发挥桩和土的承载力,达到降低工程造价的目的。