碎石桩复合地基承力性状有限元分析

本文通过对碎石桩复合地基的简化，采用有限元方法分析了复合地基的附加应力与桩身应力的分布特征；讨论了桩土应力此与桩土模量比，以及荷载及置换率的相互关系；揭了桩体变形和复合地基塑性区扩展的基本规律。即从不同角度探讨了复合地基的承力性状。     

碎石桩复合地基承载力性状分析

按等置换率原则建立碎石桩复合地基有限元计算模型，在考虑基础刚度、荷载强度变化条件下对比分析了天然地基与复合地基附加应力分布特征、塑性区扩展规律；根据有限元计算结果分析了桩身荷载传递规律并与实测结果对比确定桩身应力随桩身呈指数衰减。计算结果还表明：桩土应力比不仅与桩土模量比有关，也与荷载水平及置换率有关；在鼓胀破坏情形下桩体侧向变形性质取决于桩周土而与置换率、模量比、桩长无关。     

包裹碎石桩和碎石桩复合地基抗震性能对比试验研究

包裹碎石桩是在碎石桩外包裹一层土工材料制成的一种新型桩体,由于包裹作用,碎石桩的刚度和抗剪强度得到了明显提高。然而,目前有关包裹碎石桩的研究较少,特别是其抗震性能方面。鉴于此,通过开展包裹碎石桩复合地基和碎石桩复合地基振动台模型试验,在考虑不同类型、幅值的地震波作用下,研究两种复合地基的加速度、桩土应力、破坏现象和位移,进而对比分析这两种复合地基的动力响应规律和抗震性能。试验表明:包裹碎石桩桩顶和桩间土水平方向加速度放大系数均约为碎石桩的2倍;相同地震波条件下,包裹碎石桩复合地基的峰值桩-土应力比约为碎石桩复合地基的3倍;与碎石桩复合地基相比,0.9g人工波加载后包裹碎石桩复合地基在较大区域内产生较窄裂缝;包裹碎石桩复合地基产生的总沉降较碎石桩复合地基减小了51%。因此,包裹碎石桩复合地基的抗震性能优于碎石桩复合地基。     

碎石桩复合地基现场试验及数值模拟分析

依托某储油罐的碎石桩复合地基处理实例,进行了复合地基现场变形、荷载传递及固结速率的长期监测。参照工程实际建立了碎石桩复合地基三维有限元水土耦合分析模型,讨论了碎石桩桩长以及复合地基置换率对碎石桩复合地基工程性状的影响。监测结果和有限元数值分析结果表明：碎石桩复合地基对于沉降和水平位移的控制效果较好,保证了施工过程中地基的稳定性;随着上部荷载的增加,桩土应力比逐渐增大。碎石桩给地基提供了良好的排水通道,有效加快了地基的固结速率;碎石桩复合地基沉降随着桩长和置换率的增加而减小,但达到一定程度时,置换率和桩长对沉降的减少效果有限;复合地基桩土应力比随着桩长的增加而增大,随着置换率的增大而减小;置换率和桩长的增加都能加快碎石桩复合地基的固结速率,但是置换率对固结速率的影响更大一些。     

饱和粘性土地基振击锤击碎石桩加固处理效果的应用对比

本文针对饱和粘性土地基,分别采用振击、锤击两种技术方法、工艺对其进行加固处理。结果表明:在相同布桩方案和用料条件下,振动(φ550)沉管桩较锤击(φ377)沉管桩加固效果更好。同原天然地基土相比,二者处理后的复合地基承载力和变形模量提高幅度分别为94.0%5、2.9%和65.0%、21.5%。主要因为前者有利于地基土颗粒之间的剪切与重组及其土的三维结构改变,有利于桩间土排水固结和挤密作用的发挥,且置换因素亦有较大作用;而后者不利于地基土颗粒之间的剪切与重组及其土的三维结构改变,虽然成桩密度较大,但该致密桩体却不利于超孔隙水压力的消散与桩间土排水固结作用的发挥,且由于所成桩径较小,桩体置换作用和径向挤密作用相对均较弱。     

堤坝软土碎石桩复合地基计算参数研究

目前确定碎石桩复合地基参数时,工程界常采用碎石与原状土参数按平面面积占比叠加的简化方法进行计算,对其适用条件较少关注。以卢旺达那巴龙格河二号水电站高土石坝深厚覆盖层软弱地基处理项目为背景,基于PLAXIS有限元平台,对不同面积置换率下含碎石芯软黏土复合试样进行三轴固结排水试验数值模拟,经室内三轴试验验证了数值模拟方案的合理性。对软土碎石桩复合地基的桩-土作用机制和土体硬化模型计算参数进行研究,将所获参数应用于坝基的变形分析,并与传统参数叠加法和碎石桩墙法进行对比。结果表明：采用数值复合试样法确定的土石坝软土碎石桩复合地基参数是合理的,在计算复合地基沉降时误差小;传统参数叠加法低估了软土碎石桩复合地基的沉降,仅适用于低应力水平、高面积置换率的情况,并且会高估复合地基的强度参数。采用数值复合试样法参数对坝基变形的二维有限元分析表明,根据坝体高度不同采取不同置换率的碎石桩分区加固地基的优化方案是可行的。     

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。     

粉煤灰桩加固软基特性的室内试验研究

通过粉煤灰桩的室内模型试验,分析了粉煤灰桩的变形破坏特性,桩土应力的变化规律及其加固软土地基的作用机理,随着荷载的增加,桩间土应力逐渐增大,桩体应力增长较快,达到峰值时桩体屈服,复合地基开始发生破坏,桩体应力下降;桩土应力比随着荷载和时间的变化而变化,并与桩土模量比,桩的长径比有关,在桩基设计时应把桩土应力比作为一个变值来考虑,粉煤灰桩强度较高且透水性好,加固软基时其挤密作用,置换作用和时间效应都     

振冲碎石桩在软土地基加固中的应用

以杭州秋涛路与钱塘江之间的一个住宅小区中的七层点式住宅为例，阐述了振冲碎石桩与饱合粉土地基形成复合地基后的共同工作状态及桩土应力比和面积置换率这二个参数的取值方法，从而说明了振冲碎石桩加固饱合粉土地基是可行的。     

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。     

三维状态下复合地基桩土应用力比的数值分析研究

采用三维有限元法进行复合地基桩土应力比的数值分析研究，对各种影响因素诸如桩体刚度、荷载水平、面积置换率、桩体长径比、垫层厚度及地基土的物性参数等进行探讨，系统深入地研究分析桩土应力比的变化规律。     

路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究

浆固碎石桩是一种新型的桩基技术,结合其在宁波绕城高速公路软土路基处理中的工程应用,进行了路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究,通过实测地基的竖向和侧向变形以及桩、土应力和孔隙水压力,分析了浆固碎石桩复合地基的主要工作性状。试验结果表明,浆固碎石桩复合地基总沉降量小,稳定速度快,工期短;桩顶应力集中现象明显,桩体置换作用明显,同时也发挥了桩间土的承载力特性;孔隙水压力消散速度较快,减小了次固结引起的工后沉降。     

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。     

碎石桩复合地基性状的弹塑性分析

基于双剪统一强度理论,利用复合地基中碎石桩与桩周土的竖向位移相等、侧向变形协调与连续的条件,通过弹塑性理论对碎石桩复合地基在竖向荷载作用下的应力、应变状态进行了弹塑性分析,探讨了权系数b的取值方法;讨论了b的大小对复合地基承载及变形性状的影响,并推出了作用在复合地基上的荷载、碎石桩所分担的荷载及加固区压缩量与桩周土的塑性区半径的关系的系列解析算式;提出了对于碎石桩复合地基的设计应该实行承载力和沉降双重控制的设计思想。为验证该方法的可行性,将模型试验的结果与计算结果进行了对比,结果表明该方法对碎石桩复合地基的设计具有指导意义。     

考虑桩土滑移和鼓胀影响的碎石桩复合地基沉降分析方法

本文在深入研究柔性基础下碎石桩复合地基变形力学机理的基础上,结合单元体桩周土位移模式建立出柔性基础下碎石桩复合地基沉降分析方法。首先,根据柔性基础下碎石桩复合地基桩土界面上存在相对滑移的特点对现有竖向位移模式进行改进,然后,考虑到碎石桩复合地基桩体侧向鼓胀不可忽视的特征,在位移模式分析方法中计入径向位移的影响,并且由此得到桩侧摩阻力的分析方法,最后,通过对该模型的受力分析得到复合地基加固区压缩变形分析方法。该方法不仅能反映桩土间的相互作用以及复合地基桩土滑移的特征,而且能考虑碎石桩体鼓胀变形对复合地基沉降分析的影响。最后通过工程实例分析,表明了本文方法的可行性与合理性。     

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。     

基于圆孔扩张理论的碎石桩承载力计算方法

本文深入研究碎石桩复合地基的受力变形机理,利用摩尔库伦弹塑性材料的剪胀特性,同时引入应力跌落三折线模型,视筋箍碎石桩承受上部荷载时的径向鼓胀为圆孔扩张,将产生变形的桩周土体分为弹性区和塑性区两部分,运用Vesic圆孔扩张理论分别建立了弹性区和塑性区桩周土体的应力场和位移场表达式,进而利用桩体影响半径处土压力为静止土压力的假设,求出了桩周土对碎石桩的径向围限力,再结合被动土压力公式导得了碎石桩的单桩承载力计算式。为验证该方法的可行性,本文结合实际工程数据对所推导的承载力计算式进行了验证分析,结果表明计算值与实测值吻合。     

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。     

低强度桩复合地基沉降计算方法研究

从低强度桩复合地基沉降变形模式出发,建立了一组低强度桩复合地基沉降计算的应力-应变协调方程。推导方程过程中,考虑了桩-土-垫层之间的相互作用,得出了桩土应力比和等沉面深度的解析解,并且进一步得到了桩和桩间土体的应力分布规律、压缩变形量、桩体上刺入垫层和下刺入下卧土层的刺入量。在此基础上,通过与复合地基下卧土层的压缩变形量求和,最终推导出了低强度桩复合地基的总沉降计算公式,为低强度桩复合地基的沉降计算提供了一种科学方法。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算及承载特性分析

分析了刚性桩复合地基中垫层、桩及桩间土的共同作用机理,考虑复合地基中桩、土变形协调,提供一种计算复合地基桩土应力比的方法;在此基础上研究复合地基中垫层模量、桩端持力层模量、桩土相对刚度比、桩长径比、面积置换率等因素对复合地基桩土应力比的影响,分析刚性桩复合地基的承载特性。