土工格栅加固道路软基的试验研究

通过室内模型试验，对土工格栅加固道路软土地基的效果及机理进行了研究。除测出４种不同试验条件下基底压力与地基沉降的关系曲线外，还用读数显微镜精确观测了软土地基的位移场，并对试验结果作了初步分析，揭示了土工格栅能有效加固道路软基的某些机理。     

水泥土桩与土工格栅联合加固沟谷软基机理研究

针对山区沟谷软基的特殊土质,并结合夯实水泥土桩和土工格栅在地基加固中的作用特点,提出用夯实水泥土桩与土工格栅联合加固的方案来处理沟谷软基,并利用平面应变弹塑性有限元数值分析方法,对这种地基的受力性状、作用机理进行了多方面研究。结果显示：土工格栅在其中起到类似抗拉膜的作用,以控制地基的不均匀沉降,可以减小路堤坡脚附近的侧向位移,增加地基的极限承载能力。桩间土对夯实水泥土桩有负摩擦力作用,使得桩身的最大平均有效应力位置处在桩体的中下部。格栅对路基沉降量的影响则较小。     

水泥土桩联合土工格栅复合地基的离心模型试验研究

在软土地基上修筑路堤需要兼顾承载力和变形两方面的要求。针对山区沟谷软基的特点,采用了夯实水泥土桩与土工格栅联合加固的方法,是一种创新,选择合适的试验手段来研究该种型式的复合地基对于工程设计和施工具有重要意义。通过离心模型试验,模拟夯实水泥土桩联合土工格栅复合地基上路堤的填筑进程,水泥土桩采用石膏柱模拟,土工格栅采用预拉伸加筋格网模拟,试验得出了该种复合地基的工程特性。夯实水泥土桩具有较好的加固基础作用,格栅的主要作用是均衡上部荷载和减小差异沉降,采用夯实水泥土桩联合土工格栅的复合地基形式可以满足沟谷软基的沉降控制要求,其最终结论可以为设计和施工提供参考。     

双向土工格栅加筋碎石桩单轴压缩试验

对拉伸塑料、焊接聚酯和经编涤纶等3种双向土工格栅加筋碎石桩桩体进行单轴压缩试验,以研究不同双向土工格栅加筋碎石桩桩体的变形和强度特性。研究结果表明:拉伸塑料和经编涤纶格栅加筋碎石桩桩体强度与筋材强度之间呈较好的线性关系,而焊接聚酯格栅加筋碎石桩桩体强度与筋材强度之间的线性关系较差;拉伸塑料格栅加筋碎石桩桩体破坏时其格栅本身拉伸强度能充分发挥,而焊接聚酯格栅和经编涤纶格栅加筋碎石桩桩体,均在这两种格栅远未达到其本身拉伸强度前,因格栅焊接点脱开或横肋从纵肋中抽离而导致破坏,拉伸塑料格栅加筋碎石桩桩体强度要显著高于经编涤纶和焊接聚酯格栅加筋碎石桩桩体强度;在实际工程中可采用双向拉伸塑料格栅来加筋碎石桩桩体,其桩体强度可采用聚丙烯土工编织布加筋碎石桩桩体强度修正公式计算。     

粉喷桩与土工格栅联合加固及其工程应用

桥坡段结构物处为防止结构物开裂、位移、基桩受剪破坏及控制工后沉降,采用粉喷桩与土工格栅联合加固软基。联合加固后,可约束地基侧向变形,减小路基挤出量及不均匀沉降,有效地减小了地表的总沉降量,对于预防桥头跳车有良好的效果。     

粉喷桩-土工格栅复合地基应力现场测试研究

粉喷桩-土工格栅复合地基使地基水平向和竖直向对抵抗变形的能力得到了增强。针对粉喷桩联合土工格栅加固地基性状进行了现场研究,包括地基的沉降、地土压力、孔隙水压力。根据试验结果,分析了格栅上下土压力的变化、桩土应力比变化、沉降与土压力的关系以及埋于不同深度孔隙水压力变化情况,得到桩-网复合地基受力机理和地基沉降的规律：（1）超孔隙水压力消散慢,但孔隙水压力与上部填土相比变化不大;（2）桩土应力较大,具有均化土压力的作用,同时基于各个断面土压力分布特点,提出了“拱效应”的观点;（3）地基的变形主要是以下卧软土层压缩和桩刺入变形和桩本身的变形,研究结果为进一步的理论研究和工程设计提供了有益的依据。     

土工格栅在处理软基中的工程特性分析

本文以京沪高速铁路大型软基路堤试验工程为依托,重点分析了土工格栅应变与填筑荷载、时间以及位置等因素的关系,发现土工格栅应变沿路堤横断面方向出现多峰值,总体上,应变量中间小,两边大,在路堤荷载填筑过程中土工格栅应变发展基本经历波动-有规律变化-稳定-衰减4个阶段.     

桩与土工格栅联合作用对高速公路路堤地基承载力影响的有限元分析

针对目前国内采用桩与土工格栅联合作用加固高速公路软土地基的新方法,利用平面应变弹塑性有限元方法,建立路基的二维有限元模型进行数值分析计算。对人们普遍关注的土工格栅在提高地基承载力和稳定性方面的有效性进行分析,并研究在置换率相同情况下桩径和桩间距的变化以及在置换率变化条件下不同桩径和桩间距的选取对复合地基承载力的影响规律,为今后桩基的优化设计提供可靠的参考依据。     

土工格栅加筋垫层用于处理特殊地基

某地两幢拟建于软土地基上的建筑物,原设计均采用PHC管桩基础。在桩基施工过程中分别发现软基中有大量孤石和条石(古码头遗址),桩基无法施工。经多方论证,最后采用水泥搅拌桩复合地基配合土工格栅加筋垫层的处理方案。其中一幢建筑已竣工,经现场荷载试验和沉降观测检验,地基承载力和沉降完全满足工程要求,且降低了造价。     

加筋碎石垫层中双层土工格栅拉力特性试验研究

通过现场试验,表明线路中心处加筋垫层中横向格栅拉力值最大,双层格栅中横向格栅拉力顶层较底层减少了 29.5 %;纵向格栅顶层比底层先发挥作用。铺轨加载增大了纵横两向格栅的拉力,但对路基变形没有影响。加筋垫层提高了复合地基中的桩土应力比。     

竖向荷载下加筋碎石桩复合地基数值分析

采用三维有限元程序建立了一长为6 m、直径为0.8 m的加筋碎石桩复合地基流固耦合数值模型,分析了其在堆载和孔压消散过程中的荷载传递和变形特性。较传统碎石桩,加筋碎石桩复合地基桩土应力比显著增大,超孔压、沉降和桩身侧向变形显著减小,且随筋材刚度的增大,其性能进一步改善。加筋碎石桩复合地基在桩间土固结过程中产生明显的桩土差异沉降,形成土拱效应,使得堆载结束后桩土应力比变化很小。筋材长度对加筋碎石桩复合地基桩土应力比和沉降影响显著,应对其全长加筋才能保证桩体刚度和有效减少沉降。     

Equal strain consolidation for stone columns reinforced foundation

Column consolidation and deformation are considered by assuming that the quantity of water flowing through the disturbed soil zone into the column is not equal to that flowing out from the column and the difference between them is equal to the volume change of the column. In addition, three patterns of distribution of the horizontal permeability of soil in the disturbed zone are also considered to account for the disturbance effect of columns construction on the surrounding soil. These three patterns include the constant distribution pattern (Pattern I), the linear distribution pattern (Pattern II) and the parabolic distribution pattern (Pattern III). By incorporating the aforementioned characteristics into the analyses, the governing equations containing two variables (i.e. the average excess pore-water pressures within the column and within the entire foundation at any depth) for the consolidation of a composite foundation are derived. The solutions of the governing equations are then obtained using a new initial condition derived from the assumption of equal strain and the equilibrium condition. On the basis of the solutions for excess pore-water pressures, the average degree of consolidation of a composite foundation is obtained and discussed. Finally, a comparison is made of some available solutions. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

包裹碎石桩承载特性试验研究

为了研究包裹碎石桩的承载机制,开展了室内模型试验,对不同套筒长度和刚度的包裹碎石桩承载力、端阻力、变形和破坏情况等进行了分析。试验中利用自制的桩体径向变形测量仪监测了桩体的径向变形情况。试验结果表明：当桩体支承在坚硬土层时,全长包裹碎石桩有效提高碎石桩的承载力和刚度,且采用弹性模量较大的土工材料套筒,包裹碎石桩的极限承载力和刚度也较大,部分包裹碎石桩（包裹长度为0.6倍桩长）相对于碎石桩优势不明显。这是因为部分包裹碎石桩和全长包裹的承载特性、变形特点和破坏模式均存在差异。全长包裹碎石桩传递至桩底端的荷载大于部分包裹碎石桩和碎石桩的。与部分包裹碎石桩和碎石桩比较,全长包裹碎石桩桩身变形分布较为均匀,同一应力作用下,桩身最大径向变形量较小。此外,全长包裹碎石桩刺入顶部褥垫层发生破坏,而部分包裹碎石桩发生鼓胀破坏。     

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。     

碎石桩设计参数对复合地基抗液化性能的影响

对碎石桩复合地基进行完全耦合的三维有效应力动力分析,探讨了碎石桩桩径、桩长和桩间距等设计参数对碎石桩复合地基抗液化性能的影响。结果表明,浅层范围内桩长对孔压比的影响较小,随深度的增大,桩长的影响有增大的趋势;在其他条件不变的情况下,随桩径的增大,桩间土中的超孔隙水压力降低,桩径对超孔压发展的影响沿深度方向不同,主要表现在中下部;当仅改变桩间距时,随桩间距的增大,桩间土中的超孔压升高,在工程设计时,桩径与桩间距的比值宜大于0.27,即桩间距的设计值不宜超过3.75D（D为碎石桩桩径）;随碎石桩本身渗透系数的增加,复合地基中不同深度处的超孔压都有所降低,并且随深度的增大,这种影响有增大的趋势。     

弥补振冲碎石桩地基处理承载力不足的方法

以曹妃甸原油商业储备基地工程项目为依托,根据工程特点,选用振冲碎石桩加固储罐地基。由于水压振冲扰动等原因,部分桩土复合地基检测沉降较大,无法满足设计要求,采用了沉管碎石桩加密处理的加固措施。实践证明,采用沉管碎石桩补强加固地基的处理方法,能消除原地基固结承载力不足,是一种经济合理的地基补强加固方法。     

可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石桩刚度效应和排水效应对加固处理可液化场地的抗液化效果,从初始小变形到液化后大变形的变形发展,超静孔压累积与消散,及桩与土的变形与应力分配变化等。结果表明,所用模型与方法可合理描述可液化场地碎石桩复合地基在地震作用下场地的动力响应特性和抗液化效果;在地震作用下可液化场地中桩周土体与碎石桩体的竖向应力与水平向剪切应力向碎石桩体集中,竖向有效应力比可降至约1/6～1/3;桩周土体与桩体为非协调变形,剪应变比可达7～10;碎石桩抗液化影响范围约为2.5～3倍桩径,对超过3.5倍桩径范围影响较小;碎石桩与砂土渗透系数比大于100时对降低砂土中超静孔隙水压影响明显;碎石桩对场地的加密效应可显著降低超静孔隙水压力,而碎石桩刚度则对超静孔隙水压力变动影响较小,但有助于减低地面加速度响应峰值。     

一种振冲碎石桩复合地基的沉降计算方法

对振冲碎石桩复合地基桩体和桩间土的变形与应力--应变关系进行研究。假设在荷载作用下,复合地基中桩体变形均匀,桩－土变形协调,推导出振冲碎石桩复合地基沉降计算公式为: ABk2 εh3v + 2ABhkεh2v + A ( D2 + B) h2hv = nh2 pD2 ; 利用牛顿迭代法解一元三次方程,可求得复合地基沉降。将本方法应用于沿海某大型储油罐工程,计算振冲碎石桩复合地基总沉降量为171. 5 mm,实测沉降量为 162. 2 mm,计算结果与实测结果基本吻合,表明该方法有一定的实用性。     

碎石变形特征及挤密碎石桩复合地基效果评价

挤密碎石桩的材料是粒径较大的碎石,粒间粘结很小,其力学特性和其密度与侧压力有关,以往研究多作为弹性材料看待。利用大型三轴试验研究了碎石的变形特点,并根据试验结果总结了碎石的变形规律。在工程上常遇到的应变范围内,碎石三轴剪切试验的应力-应变关系可用双曲线拟合,体变曲线则接近于抛物线;单向压缩试验的轴向应力-应变符合幂函数曲线。徐－宿高速公路挤密碎石桩地基处理现场试验结果表明,经过碎石桩处理后的液化地基的液化势得到消除,该试验研究工作对类似工程有参考价值。