劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制

劲芯水泥土桩是一种软土地基处理的新方法,近年来已成功应用于公路、铁路路基处理工程中。然而由于人们对其承载路堤的失稳破坏机制认识不足,无法正确指导设计。采用反映桩体材料破坏后特征的应变软化模型,模拟劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏1g模型试验,通过分析路堤失稳破坏过程中桩体塑性区的开展和桩身受力的变化情况,研究了桩体的破坏顺序及其破坏模式。结果表明:路堤失稳过程中,劲芯水泥土桩并非同时发生破坏,路面正下方桩体首先发生受压破坏,坡面下方桩体自坡脚至坡肩依次发生弯剪破坏;由于桩体的存在,路基中滑动面并非完全穿过桩体破坏位置。基于桩体破坏顺序、破坏模式、受力情况变化,以及荷载传递规律,阐释了劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制。采用现行规范中基于残余强度的柔性桩处理方法,计算的安全系数与试验结果较为接近,但其适用性还需做进一步研究。     

劲芯水泥土桩复合地基工程性能数值分析

劲芯水泥土桩是在水泥土桩成桩后, 将小直径的混凝土芯桩插入水泥土桩中, 形成一种混凝土芯与水泥土共同工作的新型复合材料桩, 特别适用于深厚软土地区的路基处理工程。目前针对劲芯水泥土桩复合地基的研究大多集中在刚性基础下单桩或单桩复合地基的工程性能, 对于其在柔性基础下的力学特性研究成果较少。本文采用有限单元法研究了路堤荷载下劲芯水泥土桩的工程性能。首先, 通过与现场实测数据的对比分析验证了模型的可靠性, 而后基于验证后的数值分析模型, 开展了路堤荷载下劲芯水泥土桩复合地基工程性能相关影响因素的研究, 包括芯长比、含芯率和桩间距。研究发现, 增大芯长比、减小桩间距能够有效减小地基沉降, 并在一定程度上增大荷载分担比。本文的研究成果对于劲芯水泥土桩的工程应用具有一定的指导价值。     

劲芯水泥土复合桩的作用机理及使用效果分析

劲芯水泥土复合桩是一种新型的地基处理和基坑支护复合桩.本文对该新型桩的构造和作用机理作了较深入的研究,并通过对几个典型工程的使用效果分析证明该桩在软土地区的多层和小高层建筑中具有广阔的使用前景.     

循环荷载下楔形劲芯水泥土复合桩工作特性试验研究

楔形劲芯水泥土复合桩作为一种新型组合桩,为探究其在公路、铁路等长期承受循环荷载下工程应用的工作性状,对4根不同桩芯楔角、静荷载比和循环荷载比的复合桩进行模型试验,研究了静载极限承载力及循环荷载下累计沉降、桩身轴力分布、桩端阻力和侧摩阻力。试验结果表明：静载作用下楔形内芯复合桩的承载能力要优于等截面内芯复合桩;复合桩累计沉降会随着静荷载比和循环荷载比的增大而增大,并在不同动静荷载组合下可分为稳定型、发展型和破坏型3种类型,同时给出满足各类型的荷载取值范围;芯桩与水泥土外桩之间的相互作用并未发生明显弱化现象,楔形芯桩复合桩能充分发挥桩侧上部土体的侧摩阻力,并能有效减弱芯桩端部应力集中现象,因此其抵抗循环荷载的能力要优于等截面芯桩的复合桩。     

水泥土桩的荷载传递分析

本文建立了轴向荷载下，单桩荷载传递的非线性分析新方法－隐式荷载传递法，并对水泥珠荷载传递规律进行了计算，分析讨论。     

混凝土芯水泥土搅拌桩荷载传递机理

混凝土芯水泥土搅拌桩是一种新的地基处理方法,桩身由水泥土搅拌桩外芯和小直径预制混凝土桩内芯两部分构成,通过原位试桩资料和有限元分析方法,对混凝土芯水泥土搅拌桩荷载传递机理进行研究。研究结果表明：在竖向荷载作用下,桩内外芯以及桩周土共同承担上部荷载,桩内芯是上部荷载的主要承担者;桩土界面侧摩阻力总体趋势是沿深度方向非线性减少,内外芯界面的侧阻力沿深度方向呈反“S”型;混凝土芯水泥土搅拌桩承载特性与刚性桩相似,区别于柔性桩;可把混凝土芯水泥土搅拌桩看作纯摩擦桩。     

考虑龄期影响的劲芯桩混凝土-水泥土接触面强度研究

通过大型接触面剪切试验分析劲芯水泥土搅拌桩中混凝土-水泥土接触面强度随龄期的变化趋势及破坏机理。并结合水泥土抗剪试验和无侧限抗压试验结果,定性分析混凝土-水泥土接触面强度、水泥土抗剪强度及无侧限抗压试验结果之间的关系。结果表明,混凝土-水泥土接触面的破坏过程可以分为3个部分：（1）混凝土-水泥土接触面裂隙产生;（2）水泥土-混凝土接触面开始剥离;（3）水泥土-混凝土接触面完全脱离,两者之间摩擦接触。混凝土-水泥土接触面抗剪强度在养护初期内增长较为缓慢,在中后期内强度快速增长。水泥土无侧限抗压强度及抗剪强度随龄期呈较好的对数性增长趋势,并和混凝土-水泥土接触面强度存在正相关关系。     

水泥土桩加固边坡变形破坏特性及模型试验分析

水泥土桩是软土边坡常用的一种较经济的加固结构,但目前对水泥土桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机制认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。建立了一边坡模型,运用有限元分析了离散水泥土桩加固边坡的变形破坏特性,结果发现边坡失稳时,桩-土之间由于变形不协调而产生塑性滑移,强度和刚度都较大的水泥土桩呈S型挠曲变形而发生弯折破坏,未能有效发挥设计要求的抗滑能力,加固边坡最后形成贯通的剪切滑动带而非滑动面。提出了水泥土剪力墙的概念,通过有限元模拟发现,采用水泥土剪力墙加固边坡,因墙-土界面摩擦力的作用,下滑力在剪力墙和边坡滑体之间得到调整,最终促使加固边坡产生整体剪切破坏,有效发挥了剪力墙的抗滑能力。通过桩土复合结构的水平推剪模型试验,验证了数值模拟结果的合理性。     

素混凝土劲性水泥土复合桩承载机理分析

在软基中先施打半刚性水泥土类桩（M桩）,水泥未硬凝时再施打劲性桩,形成素混凝土劲性水泥土复合桩（MC桩）。结合工程实例,根据现场静载试验、应力监测及ABAQUS有限元计算结果,研究了素混凝土劲性水泥土复合桩的受力性状,分析总结了素混凝土劲性复合桩的承载机理。通过与常规劲性桩的比较表明：（1）素混凝土劲性水泥土复合桩呈现复合地基性状;（2）素混凝土桩身应力集中显著,沿深度急剧减小,至桩端接近为“0”,通过劲芯传递到侧壁和桩端的水泥土体中,增大了荷载作用于水泥土体的面积,使复合桩全长范围内的侧阻力和端阻力得到充分发挥;（3）素混凝土桩芯比常规劲性桩更能与水泥土协调匹配,不会刺入水泥土外芯的底端。     

混凝土芯水泥土搅拌桩的有限元研究

混凝土芯水泥土搅拌桩是适用于软土地基处理的一种新型复合桩 , 具有施工方便 、造价低廉 、单桩承载力高等优点 。 在静试验的基础上, 采用弹塑性有限元方法研究了该桩在竖向荷载下的力学性状 ,包括桩土和桩内外芯应力比 , 荷载的传递, 桩侧塑性区分布以及沉降特性等 。     

夯实水泥土桩的荷载传递特性

运用荷载传递法结合 Geddes 公式计算夯实水泥土单桩的荷载(Q)- 位移(s)曲线, 分析单桩 Q-s 曲线随桩长 l 、桩体极限强度 qu 、桩端土压缩模量 Es 的变化规律, 并研究桩身压缩、桩端阻力及位移随桩顶荷载的变化规律。     

夯实水泥土桩荷载传递规律的试验研究

针对夯实水泥土桩的施工方法,在桩身埋设特制的应变传感器,测定桩身应变,进而计算桩身轴力,由此得出桩侧摩阻力,在此基础上分析夯实水泥土桩荷载传递规律及侧摩阻力的分布特征。结果表明,由于夯实水泥土桩体强度的限制,荷载沿桩身的传递限定在浅层一定范围内,桩身变形、轴向荷载、桩侧摩阻力分布主要发生在此范围内,而且变化梯度较大。     

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。     

夯实水泥土桩复合地基共同作用的试验研究

为研究夯实水泥土桩复合地基中桩体、垫层、地基土的共同作用及其工作性状,进行了不同桩长、不同配比单桩载荷试验,不同桩长的单桩及四桩复合地基载荷试验,不同面积置换率的9桩复合地基载荷试验。通过专门的测试元件对复合地基中的地基土反力分布、桩侧摩阻力等进行测定。根据试验结果分析了复合地基破坏模式,探讨了桩体、垫层、地基土的相互作用特性。对地基土反力分布特征、桩土荷载分担比、桩土应力比、单桩及复合地基中桩侧摩阻力分布特征等进行了研究。     

加芯水泥土桩复合地基桩土应力比计算方法研究

桩土应力比是研究复合地基的一项重要参数,目前的研究对象主要为常规复合地基,如搅拌桩、碎石桩等,而针对加芯水泥土桩的计算方法研究鲜有报道。从土体、水泥土及复合桩体单元变形模式出发,综合考虑桩体负摩阻力、桩顶和桩端刺入持力层的情况,分析了桩周土体、水泥土桩及复合桩体的压缩变形,导出了刚性基础下加芯水泥土桩复合地基芯桩、水泥土桩与土体3者之间的应力比的计算公式。并分析了加芯水泥土桩芯桩直径、芯桩桩长及水泥土桩桩长对桩土应力比的影响,其主要影响表现在随着加芯水泥土桩芯桩直径和桩长及水泥土桩桩长的增加,桩土应力比np亦逐渐提高。工程实例表明,计算结果与实测值具有较好的一致性,说明该方法具有一定的工程实用性,可为工程实践提供指导。     

深层水泥土搅拌桩在软土地基处理中的应用

通过对深层水泥土搅拌桩的加固机理及复合地基承载力性状的简要分析,根据国家现行规范,结合具体地基处理工程实例,对深层水泥搅拌桩在软土地区地基加固处理中的方案选择、设计、施工及检测中的常见技术要点作初步探讨.     

循环荷载下劲性微型桩单桩模型试验研究

以1/7比例进行室内模型试验,采用荷载控制加载的拟静力试验方法,通过在桩顶施加侧向循环荷载,对劲性微型桩单桩的滞回曲线、骨架曲线和滞回特性进行研究,同时探讨了循环荷载下劲性微型桩的弯矩分布及破坏机制。研究表明,劲性微型桩在循环荷载作用下荷载-位移关系具有稳定的滞回环,且表现出刚度退化的特性;在上部土体范围内产生桩土脱开效应,滞回曲线发生捏拢现象;桩身弯矩主要集中在桩顶下17 d的范围内,最大弯矩位于桩顶下6 d附近     

深层水泥土搅拦桩在软土地基处理中的应用

通过对深层水泥土搅拌桩的加固机理及复合地基承载力性状的简要分析,根据国家现行规范,结合具体地基处理工程实例,对深层水泥搅拌桩在软土地区地基加固处理中的方案选择、设计、施工及检测中的常见技术要点作初步探讨。     

夯实水泥土桩复合地基的承载性状研究

采用桩与土共同作用的线性分析方法 ,分析和解决夯实水泥土桩复合地基承载力设计问题。研究发现 :面积置换率、褥垫层厚度和桩刚度对桩土分担比率的影响 ,群桩基础条件下桩的沉降等规律。提出的方法可用于复合地基承载力优化设计。     

劲性搅拌桩芯桩荷载传递规律理论研究

劲性搅拌桩是一种典型的复合材料桩,基于复合材料力学原理及明德林位移解,对劲性搅拌桩中芯桩轴向应力、水泥土桩-芯桩界面剪应力进行理论分析,得到了劲性搅拌桩芯桩轴向应力、界面剪应力的分布规律,并与现场试验结果进行对比分析,结果表明：该理论分析结果与现场试验结果规律是一致的,可与试验结果互为验证,对于分析劲性搅拌桩的工作机制具有一定的理论价值。