碎石桩复合地基的抗液化特性探讨

饱和砂土地震液化问题是岩土地震工程中一个重要的研究课题。在多种可行的防治液化措施中 ,最普遍的方法是采用碎石桩复合地基。本文结合目前国内外碎石桩复合地基的抗液化研究的最新进展 ,对碎石桩的密实、排水减压和减震作用做了较详细的评述 ,最后还提出碎石桩复合地基抗液化特性需要进一步研究的问题     

碎石桩复合地基桩体减震作用研究

地震引起的土体液化和地基失效对岩土工程师而言仍是一个热点问题。地震液化及地基变形可以采用多种地基加固方法防治,碎石桩技术是常用方法之一。碎石桩复合地基抗液化效用主要是增加桩周土体的密度、桩体的排水以及桩体分担地震水平剪应力作用(桩体减震作用)。目前,以抗液化为主的碎石桩复合地基的设计以及效果评价方法仍只考虑加密作用。首先通过3个模型(1个饱和砂土地基模型、2个碎石桩复合地基模型)的振动台试验研究抗液化碎石桩的减震作用。然后以试验记录的模型动力反应以及建立的理论模型为基础,分析碎石桩复合地基的桩体减震作用。试验及理论分析结果表明,复合地基中的碎石桩可以明显地降低作用在桩间可液化土上的地震剪应力。     

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。     

廊坊市规划区饱和砂土液化的危害及防治措施

在对河北省廊坊市规划区液化饱和砂土分布及危害调查研究的基础上,提出采用振冲碎石桩法、桩基础方法、CFG桩复合地基技术进行防治饱和砂土液化的措施。     

夯扩挤密碎石桩加固液化砂土地基的动力数值分析

砂土液化问题一直是土动力学与岩土地震工程研究领域的重要课题之一。基于南水北调中线某工程,通过现场和室内试验获取土体的物理力学参数,利用岩土数值分析软件FLAC3D对夯扩挤密碎石桩加固干渠液化砂土地基进行了动力数值分析。结果表明,由于夯扩挤密碎石桩的排水作用,干渠底部饱和砂土地基中的超静孔隙水压力和孔压比与加固前相比明显减小;干渠渠道底部饱和砂土中的监测曲线表明,随着地震荷载持续时间的增加,饱和砂土地基中超静孔隙水压力和孔压比峰值较加固前大幅值降低,且时程曲线达到峰值之后也由加固前的基本保持不变改为迅速消减降低;由于夯扩挤密碎石桩的排水和挤密作用,有效消除了干渠渠道底部以及渠堤坡面外侧平台至坡脚底部砂土层的液化现象,加固后干渠底部饱和砂土地基中没有液化现象产生。     

大厚度饱和砂土液化治理试验研究

饱和砂土液化地基治理是工程建设中面临的一大难题。某拟建电厂工程针对大厚度的饱和砂土液化地基,通过采用大直径振冲碎石桩复合地基的处理方法,开展了大厚度饱和砂土液化地基治理的现场试验研究。试桩施工结束后,通过采用载荷试验、超重型动力触探试验等原位测试方法,对桩间土、桩体及复合地基的承载性能、变形参数及液化处理效果进行了评价和分析,取得了大量可靠的试验数据,对类似工程具有一定的参考价值     

碎石桩复合地基三维地震响应分析

将饱和砂土视为土水两相介质,以Biot动力固结方程为基础,编制了完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序。利用该程序对碎石桩复合地基进行了动力反应分析。结果表明:在地震荷载作用下,碎石桩具有明显的减震效应,碎石桩复合地基表层的最大水平振动加速度与天然地基相比明显减小,并且碎石桩对地基的沉降变形有明显的抑制作用;碎石桩的排水效应十分显著,随着输入地震加速度的减弱,在孔压达到峰值以后,由下到上出现了明显的孔压消散现象,碎石桩排水效应的影响范围为上窄下宽的圆台形;碎石桩的加密效应显著;考虑碎石桩各效应的耦合作用比仅考虑其单一效应,计算得到的孔压比要小,因此在进行碎石桩复合地基抗液化判别时,应该综合考虑碎石桩各效应的相互耦合作用。     

大型石化地基振冲碎石桩处理现场试验研究

针对大型炼厂工程地基处理的复杂性,开展了振冲碎石桩的现场试验。利用静力触探试验检测桩体密实度和判别饱和砂土液化。基于旁压试验、标准贯入试验和重型动力触探试验结果,分析了施工前后地基承载力和土体工程特性变化情况。以单桩和复合地基载荷试验结果验证了桩间土、单桩及复合地基的承载性能。研究结果表明,振冲碎石桩对桩长范围的砂土具有明显的挤密效应,工程特性和场地的均匀性在处理后有了明显改善和提高,有效地消除了桩长范围内砂土的液化可能性。静载荷试验结果表明,振冲碎石桩复合地基承载力能达到设计要求;振冲碎石桩对砂土层下卧黏性土层的加固作用不明显,部分深度范围内土体强度降低;当地面以下10 m内不存在厚度大于5 m的软土夹层时,较薄的软土夹层状对挤密加固其余深度的砂土未产生明显影响,对地基承载力影响亦较小。     

纤维加筋砂土抗液化试验与数值模拟

砂土液化是导致重大地震灾害的主要原因之一。本研究探讨了天然纤维加筋砂土在循环荷载作用下的抗液化性能。在不排水条件下,对具有不同纤维含量的加筋砂土试样进行了一系列循环三轴试验,研究了饱和砂土的液化特性以及循环剪应变幅值、纤维含量对饱和砂土抗液化性能的影响。此外,通过模拟已完成的循环三轴试验,建立了二维有限元数值模型,并对具有不同纤维含量的加筋砂土进行了参数标定。研究结果表明:(1)增加循环剪应变幅值将促进超孔压累积,使得滞回曲线斜率和平均有效应力减小速度加快;(2)纤维的存在能够减缓超孔压的累积,随着纤维含量增加,加筋砂土抗液化能力得到明显提高;(3)标定后的本构模型参数能可靠地用于模拟纤维加筋砂土的液化响应。研究结果为饱和砂土抗液化问题与纤维加筋砂土的数值模拟提供了有价值的参考。     

地震历史对砂土抗液化性能影响的试验研究

为探讨地震历史对饱和砂土抗液化性能的影响,通过离心机动力模型试验,观测了遭受过不同强度地震的饱和砂土水平场地在再次地震荷载作用下的响应,包括超静孔隙水压力的发展和土体的变形。研究表明,小地震有利于增强砂土颗粒之间的咬合及结构的稳定性,极大地提高了其抗液化能力,而遭受强地震并且发生液化的砂土,由于在沉积过程中形成的不稳定结构,则可能在将来强度相对较小的地震中再次液化。试验结果说明了地震历史对砂土液化性能有重大影响及进一步开展砂土细观结构研究的重要性。     

石佛寺水库主坝坝基液化分析与防治

运用标贯法和seed简化方法对坝基的抗震液化进行了分析判别,发现坝基中粉砂和细砂层存在严重液化问题,中砂层局部存在液化问题,液化深度一般为7～9m,最大液化深度可达13.2m。依据坝坡稳定分析结果,确定上、下游坝脚内15m,坝脚外5m为坝基液化处理范围,粉砂、细砂层为主要处理地层。在实际防治工作中,采用振冲碎（砂）石桩或振动沉管砂石桩,结合水平排水对坝基的地震液化进行处理。处理后对各区砂土层的密实度及饱和砂土的地震液化进行检验,结果表明处理厚的坝基基本上达到了基础处理的目的。     

新建城区大面积填土地基基础方案分析

某新建城区拟修建于大面积填土上,针对该新建城区的复杂工程地质条件,对天然地基、复合地基等地基基础方案的经济、技术、工期等综合分析和比较,最终采用CFG桩复合地基方案对该区独立基础和条形基础进行计算并设计布桩。CFG桩复合地基是CFG桩、桩间土、碎石垫层联合构成的复合地基,其桩身质量好,承载力可达350 kPa以上。当最大柱荷载小于或等于4 000 kN或土层中有强透水砂卵石层时,均宜采用独立柱基下CFG桩复合地基。     

卵石地层中CFG桩的设计及其施工技术

某工程项目位于北京市门头沟区,场地内卵石、碎石地层层厚大,施工困难,选用CFG桩进行地基处理。考虑场地地层条件、施工设备、项目工期以及工程造价,按变形控制对CFG桩进行设计,同时根据场地条件及CFG桩特点制定了施工流程。对CFG桩施工中可能出现的问题,提出了相应的质量控制措施,如埋设护筒、选用合适的旋挖钻头等。     

北京某住宅楼复合地基处理实践

通过夯扩挤密桩对新近回填的杂填土和素填土进行加固处理,消除了地层的湿陷性和其下的液化层;并利用夯扩桩与CFG桩共同作用形成复合地基提高了地基承载力,达到了设计目的。     

高层建筑液化地基处理的研究

本文主要介绍拟建于严重液化场区内高层建筑地基处理的研究成果。研究表明:采用袋装砂井处理,能够收到防液化效果,但应注意时间效应;当地震烈度为7°时,对桩基础的高层建筑,只需利用沉桩作用,即可获得较好的抗震加固效果;若袋装砂井与沉桩共同作用进行处理,其抗震加固效果尤为理想,即使当地震烈度达到8°时,也不会产生液化现象。     

液化场地桩基桥梁震害响应大型振动台模型试验研究

采用大型振动台进行液化场地桩基桥梁震害响应模型试验,很好再现了自然地震触发场地液化及结构破坏的各种宏观现象。0.15gEl Centro波输入下,上部砂层局部液化,桩-柱墩加速度主要表现为低频反应,桩动应变幅值自下而上很快增大、到达地表则大幅度减小。0.5gEl Centro波输入下,整个砂层全部液化,桩被折断且加速度也主要表现为低频反应,桩动应变幅值自下而上很快增大、到达地表则大幅度减小。砂层液化与否,对桩-柱墩动力反应影响很大。