路堤荷载下土工织物散体桩复合地基离心模型试验

进行了2组不同筋材刚度土工织物散体桩复合地基路堤离心模型试验,和1组碎石桩复合地基路堤的对比试验,以研究其在真实应力条件下的性状及稳定性。研究结果表明:随着筋材刚度的增大,地基中的超孔隙水压力略有减小,桩顶和桩间土沉降明显减小,而桩顶和桩间土之间的差异沉降明显增大;桩土应力比随筋材刚度的增大先增长明显,而后趋于缓慢;当筋材刚度较低或上覆荷载很大时,土工织物散体桩可发生显著的弯曲变形而引起较大的沉降,碎石桩则在软土中容易发生鼓胀变形而引起很大的沉降,但两者均未在复合地基中形成剪切滑移的趋势。     

不同加筋方式下碎石桩复合地基承载性能试验研究

制作一套碎石桩复合地基室内模型试验装置,开展11组加筋碎石桩复合地基室内模型试验和2组未加筋对比试验,以研究不同包裹长度、加筋间距及加筋组合方式下复合地基承载能力、桩土应力比、承载能力改善率和桩体鼓胀变形情况。试验结果表明：相比较传统碎石桩,筋材的加入对复合地基承载力有明显提升,全长包裹的垂直加筋提升效果最为显著;复合地基承载力提升较大的加筋方式对应的承载能力改善率和桩土应力比值较大,承载能力改善率随加筋长度和加筋间距的增加而增大;复合地基的桩土应力比值随沉降增加呈现出一定幅度的波动,并随加筋间距缩小和加筋长度增加而增大;不同加筋方式下桩身变形规律存在一定差异,采用全长包裹的垂直加筋方式下,桩体鼓胀变形较为均匀且变形量小,对复合地基承载能力的提升以及桩体鼓胀变形的抑制效果更佳。     

CFG桩复合地基施工过程监测与数值分析

结合高速铁路某试验段工程,开展CFG桩+垫层处理地基试验。实测复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度的变化规律;利用FLAC-3D建立路堤荷载下CFG桩复合地基三维参数化数值计算模型,将现场实测数据与数值计算结果进行对比,分析研究路堤荷载作用下CFG桩复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究。     

拓宽路堤下带帽刚性疏桩复合地基应力特性 现场试验研究

依托沪宁高速公路(上海段)拓宽工程试验段,进行拓宽路堤下带帽刚性疏桩复合地基应力特性的现场足尺试验;根据试验数据分析桩-土应力水平和分布特征,并采用不同模式进行桩-土应力比的计算、比较和分析.研究结果表明:桩体应力集中效应与路堤填筑高度和桩的位置有关.二灰土路堤产生桩体应力集中效应的最小填筑高度为120 cm.靠近坡脚的路堤边坡下方难以产生桩体应力集中效应.中心桩的应力集中效应远大于边缘桩.桩帽底土承载能力的发挥要求桩体具有较强的应力集中效应;桩帽顶应力与桩帽底应力的显著差异,表明桩帽底土接近脱空状态.路堤填筑过程中桩-土应力不断调整,实测桩-土应力比的变化范围为1～12.实测桩-土应力比不能准确地反映拓宽路堤下带帽刚性疏桩复合地基的应力特性,建议采用桩位应力比作为桩体应力集中效应的评价指标.     

不同型式复合地基试验对比分析

基于相似理论,设计并完成了土工格室加筋垫层、砂井、散体材料桩、柔性桩等九组复合地基模型试验,并对其加固效果进行对比分析,分析结果表明：水平加筋垫层的设置可扩散上部荷载,提高复合地基承载力,土工格室的加强效果优于土工格栅;桩体复合地基须考虑群桩效应的影响,其承载能力明显好于加筋垫层复合地基;不同加载范围下桩和土体的承载能力发挥程度不同,单桩加载下桩体承载能力发挥较三桩、七桩加载时大,碎石桩桩顶桩土应力比>碎石桩+土工格栅>碎石桩+土工格室,而柔性桩+土工格室的桩顶桩土应力比>柔性桩+土工格栅>柔性桩;砂井和各种型式的碎石桩复合地基桩底桩土应力比在1左右,各种型式的柔性桩桩底桩土应力比较大,最大达24;软基浅部较深部孔隙水压力大、消散速度快;桩体复合地基孔隙水压力较土工格室复合地基和软土地基小,砂井和碎石桩复合地基的排水速度明显快于柔性桩复合地基。     

路堤荷载下双向增强复合地基荷载分担比及沉降计算

针对路堤荷载下双向增强复合地基受力变形特性,以单桩有效影响范围内的路堤与复合地基为分析对象,引入大挠度环形薄板考虑加筋垫层的“柔性筏板效应”与“拉膜效应”,同时通过假定桩土相对位移模式,考虑地基成层性,从而建立了路堤、水平加筋体、桩体、桩间土协调变形三维模型,获得了路堤荷载作用下双向增强复合地基的荷载分担比及沉降计算方法。采用某工程试验数据对该计算方法进行验证,同时分析了路堤高度、桩帽宽度、筋材抗拉模量对中性点位置、桩土差异沉降以及复合薄板中面最大拉应力的影响,结果表明该方法所求得的荷载分担比及沉降与实测值较为接近,证明了其合理性。     

路堤下复合地基桩、土应力比分析

由于路堤由填土等散体材料组成，路堤下复合地基桩与桩间土之间的沉降不一致，导致填土内部出现相对垂直位移，应力状态发生变化。计算路堤复合地基桩、土应力比的方法及计算参数均与刚性基础下的复合地基不同。通过对复合地基上部填土的力学分析，推导出一个求解桩顶平面处的桩、土应力比的公式。该公式表明桩顶处桩、土应力比的大小与复合地基置换率，桩顶处桩，土沉降差，填土厚度，填土弹性模量等关系密切。最后，利用一个工程实例证明该公式的正确性。     

筒桩桩承式加筋路堤现场试验研究

为了进一步明确筒桩桩承式加筋路堤的工作机制,在广州绕城高速公路九江—小塘段进行现场试验。试验结果证明,筒桩单桩竖向承载力大,均以刺入方式破坏,并且筒桩单桩复合地基承载力大,沉降小。筒桩桩承式加筋路堤荷载传递机制主要受"土拱效应"和"拉膜效应"控制,桩土应力比随路堤荷载以及桩顶与桩间土之间沉降差的变化而变化。路堤荷载下筒桩复合地基,总沉降小,桩帽上和桩间土上的土体存在沉降差,沉降差的发展可以反映土拱效应的发挥程度。另外,路堤荷载在地基土中产生的超孔隙水压力很小,且随深度迅速减小,地下6.0m处超孔压已接近0。路堤侧向变形小且随深度迅速减小,最大侧向变形发生在地下3.0～4.5m处。     

加筋褥垫层在PCC桩复合地基中的影响研究

通过现场试验,测得了路堤下PCC桩复合地基桩土差异沉降及应力比随路堤填筑的变化过程线。试验表明,加筋褥垫层性质对桩土差异沉降以及应力比会产生影响;加筋材料不同的预张拉程度会产生前期增长型和后期增长型两种桩土应力比增长模式,提高预张拉程度对减小地基水平位移是有利的。此外,采用数值模拟方法对褥垫层中加筋材料抗拉强度及铺设层数和位置的影响研究表明,提高加筋材料的抗拉强度,对减小桩土差异沉降、提高桩土应力比是有利的;改变加筋材料铺设层数和位置也会产生一定的影响,但影响程度较小。     

台华高速公路路堤失稳原因分析与对策

台华高速公路采用干振碎石桩进行软土地基处理,在路堤填筑过程中发生了地基失稳滑移.通过数值方法对路堤填筑过程中地基沉降、超静孔隙水压力及地基塑性区的发展变化进行了模拟计算,并结合现场补勘数据,分析了引起路堤失稳滑移的原因.在此基础上,提出刚性桩地基处理加固方案.数值计算及现场勘查结果表明,在强度较低的软土中采用干振碎石桩进行地基处理是不成功的,施工不仅没有形成完整的碎石桩体,还因扰动降低了原状地基土强度,路堤填筑速度过快则直接导致了地基滑移破坏;当采用刚性桩加固软基时,桩间土仅承担小部分路堤荷载,而大部分路堤荷载由桩承担并传递给深层承载力较高的土层,因此路堤的稳定性高、沉降小,可实现快速填筑.数值分析及现场刚性桩试验段测试结果均表明：刚性桩方案可以满足路堤填筑要求.     

路堤下等应变复合地基的固结分析

 路堤下等应变复合地基固结沉降时,桩间土承担的荷载向桩体转移,桩土总应力不断变化,超静孔压增减量不等于有效应力增减量。考虑桩土总应力的变化、竖向排水体的压缩和孔隙水压力、桩体的排水性能、桩与排水体的距离等对复合地基的固结产生的影响。推导考虑桩体排水性能、桩土荷载转移、排水体压缩性和井阻的路堤下复合地基孔压、固结度、桩土应力比的解析解。固结分析表明,不透水桩可以加速地基固结,透水桩可能减缓固结,复合地基固结的快慢受桩身固结系数影响很大,高固结系数桩复合地基固结度大于小固结系数桩复合地基。     

中低压缩性土地区桩承式加筋路堤现场试验研究

将桩承式加筋路堤技术应用于中低压缩性土地区高速铁路桥台和涵洞之间填方路基的处理,通过逐渐改变CFG桩桩长形成刚度均匀变化的地基加固区,严格控制线路纵向差异沉降。通过现场试验对桥台、涵顶和路基中心地基沉降进行了长期观测,同时对桩承式加筋路堤桩间土沉降、孔隙水压力、格栅上下表面土压力和格栅变形进行了长期监测分析。研究结果表明:桩承式加筋路堤可有效减小中低压缩性土地基沉降,总沉降小且很快趋于稳定;桩承式加筋路堤通过土拱效应和张拉膜效应将路堤荷载向桩帽传递,格栅下桩土应力比明显高于格栅上,张拉膜效应明显,格栅上桩土应力比接近1.0,土拱效应较弱;格栅在路肩处发挥的作用强于线路中心处。     

路堤下端承桩-大托板复合地基沉降计算方法

路堤下端承桩-大托板复合地基通常采用混凝土桩并持力于压缩很小的硬土层,桩顶采用大面积托板.端承桩-大托板复合地基的桩间土沉降大于桩顶沉降,桩身为负摩擦力,不宜采用常规复合地基的沉降计算方法.在分析路堤下端承桩-大托板复合地基和路堤的变形和受力特点的基础上,提出了可以考虑桩身负摩擦、路堤、加筋材料影响的路堤下端承桩-大托板复合地基沉降计算方法.工程实践表明该方法是符合工程实际情况的.     

季节性冻土CFG桩复合地基冻融循环后承载力数值模拟

运用ABAQUS软件研究了寒区季节性冻土区,具有不同初始弹性模量桩体和不同褥垫层厚度的CFG桩复合地基在经历冻融循环后的荷载分担比、桩-土应力比及荷载-桩沉降曲线的规律。结果表明,冻融循环会降低桩体分担荷载,降低桩-土应力比并加剧地基沉降。具有相同褥垫层材料的CFG桩,褥垫层越厚,相同冻融循环后的桩-土应力比相差越小。文中结果可为寒区CFG桩复合地基设计提供参考。     

竖向土工加筋体对碎石桩承载变形影响的模型试验研究

在碎石桩桩顶一定深度内包裹竖向土工加筋体形成筋箍碎石桩,能有效提高碎石桩的承载能力,控制复合地基沉降量。采用分级加载方式,设计并完成了两组较大比例室内模型试验,对比分析了筋箍碎石桩和传统碎石桩的承载变形特性,进而探讨了筋箍碎石桩的加筋机理和鼓胀变形模式,重点分析了竖向土工加筋体的应力应变特征。分析结果表明：竖向土工加筋体能有效约束碎石桩的侧向鼓胀,在微小侧向变形内提供足够的径向约束应力;筋箍碎石桩的最大鼓胀变形多发生于加筋体以下区域,其破坏模式与筋体材料、桩体、桩周土体及其相互作用和协调变形密切相关;筋箍碎石桩的桩顶和桩底桩土应力比均明显大于传统碎石桩,上部土工加筋体在提高桩体刚度的同时,可有效地将上部荷载传递至桩底较好土层。     

既有线帮宽段复合地基桩土应力分布规律研究

既有线帮宽段复合地基承载能力直接影响既有-帮宽路基整体结构稳定,而桩土应力分布又直接关系到复合地基承载能力的发挥,且中川铁路帮宽段工点地基属饱和黄土地基,地基处理效果不易控制。通过开展现场试验,研究在饱和黄土地质情况下既有线帮宽段高压旋喷桩复合地基的桩土应力分布规律,为帮宽段工点复合地基承载能力的分析提供支撑,并可积累地区经验,为类似工程提供参考。结果表明：现场帮宽路堤的临界高度在1.5～1.8 m左右,当路堤填筑高于该高度时,桩顶应力快速增加而桩间土应力增速明显变缓,临界高度可理解为土拱形成时的高度;在土拱和加筋垫层中土工格栅张拉膜效应、“网兜效应”的共同协调下,桩土应力分布不断调整;当路基填筑完成后,三个试验断面的桩土应力比分别为3.1、4.2和3.9。     

桩承式加筋路堤受力机理及沉降分析

作为一种经济、有效的软土地基处理方法,桩承式加筋路堤在国内外已开始使用。把单桩处理区域及上部路堤等效为圆桩体,采用弹塑性有限元法分析了瞬时加载后地基中超静孔隙水压力的分布特征及消散过程,研究了加筋格栅的受力和路堤的沉降特性等,分析了桩长、桩间距及桩托板大小对桩体荷载分担比和路堤沉降的影响。研究结果表明,打桩后桩体所受荷载向下传递,地基中的初始最大孔隙水压力出现在桩端以下土层。打穿软土层情况下,路堤的沉降量决定于浅部桩间土的压缩,而未打穿情况下,路堤的沉降量决定于桩端以下软土层的压缩。桩长是控制路堤沉降的最主要因素,其次是桩间距和桩托板尺寸。最后对一个工程实例进行了分析。     

谈路堤荷载作用下碎石桩复合地基的工作性状

通过对某高速公路路堤下碎石桩复合地基的长期观测,讨论了路堤荷载下碎石桩复合地基的工作性状,研究结果表明:在路堤下采用碎石桩复合地基能很好的控制整体沉降和固结速率;碎石桩上部会产生负摩阻力,中性点位置位于地面以下0.2倍左右桩长处;碎石桩的桩土应力比介于柔性桩和刚性桩之间。     

路堤下钉形搅拌桩复合地基性状的数值分析

针对国内水泥土搅拌桩存在的问题,介绍一种新型水泥土搅拌桩——钉形搅拌桩,在现场试验的基础上通过三维数值模拟对路堤荷载下钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的工作性状进行对比分析,结果表明:在其他条件相同的情况下,由于钉形搅拌桩的扩大头作用,钉形搅拌桩的桩体荷载分担比高于常规搅拌桩,而相同深度加固区上部的桩身负摩阻力小于常规搅拌桩;钉形搅拌桩复合地基加固区上部的土体附加应力小于常规搅拌桩复合地基;与常规搅拌桩相比,钉形搅拌桩不仅能有效减小复合地基地表桩、土沉降、坡角侧向位移,更重要的是可以有效减小地表桩土差异沉降,防止发生桩顶向上刺入破坏,不需在顶部设置加筋及垫层。     

桩承式加筋路堤土拱及格栅受力模型试验研究

介绍了桩承式加筋路堤足尺模型实验装置,该实验装置利用PVC材料水袋模拟桩间软土,从而在一定程度上能够控制桩土差异沉降。路堤填筑过程中测试了路堤内部土压力以及格栅拉力,并且重点分析了桩帽和桩间不同位置处土压力以及格栅拉力随填筑高度的变化规律。实验结果表明,路堤在填筑过程中发生了明显的土拱效应,路堤填筑完成后桩土应力比约为8.46,土拱高度约为1.125倍桩间净距;单向土工格栅能够进一步将桩间上方土压力传递到桩顶上方;随着路堤填筑高度的增加,格栅拉力增长并不大,路堤横向滑移引起的格栅拉力可以忽略不计。