云计算-干振碎石桩复合地基承载力与变形计算方法研究.pdf资源-CSDN文库

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Ｐ盯一复合地基极限承载力

Ｐ。，一桩体极限承载力

只，一天然土极限承载力

行一桩土应力比

终一桩间土的摩擦角

ｃ一粘聚力

Ｋ，一侧压力系数

气一不排水抗剪强度

％一碎石桩径

Ｎ一标贯击数临界值

“。一应力集中系数

Ａ。一桩间土截面积

Ｚ一下卧层厚度

ｔ、一桩间土抗剪强度

ｏ，。一桩间土侧向极限应力

Ｅ。一桩体弹性模量

Ｅ。一土的弹性模量

ｍ一复合地基置换率

ｓＩ一加固层沉降量

ｓ２一下卧层沉降量

ｈＩ一当量层厚度

Ｄ，一土的相对密实度

巩一下卧层上附加应力

Ｄ０一复合地基有效加固半径

嵋一桩间土的剪切波速

ｕ。一应力修正系数

Ａ，一桩体截面积

ｈ．一当量层厚度

ｔ。一桩体抗剪强度

ｕ。一土体固结度

第一章

绪论

１．１复合地基概论

当天然地基不能满足结构物对地基承载力、变形等要求时，需要进行地基

处理，形成人工地基，以保证结构物的安全和正常使用。人工地基一般可分为

三类：均质地基、多层地基和复合地基。

复合地基是天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或

在其中设置加筋材料，而形成的人工地基。复合地基的加固区由基体（天然地

基土体）和增强体两部分组成。根据地基中增强体的设置方向可分为水平向增

强体复合地基、竖向增强体复合地基。水平向增强体复合地基主要包括由各种

加筋材料，如土工聚合物、金属材料隔栅等形成的复合地基。竖向增强体习惯

上称为桩，有时也称为柱。竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。根据

竖向增强体的性质，桩体复合地基又可分为三类：散体材料桩复合地基、柔性

桩复合地基和刚性桩复合地基。散体材料桩复合地基如碎石桩复合地基、砂石

桩复合地基等。其桩体是由散体材料组成的，单独不能形成桩体，只有依靠周

围土体的围箍作用才能形成桩体，并承受竖向传来的荷载。柔性桩复合地基，

旋喷桩复合地基。刚性桩复合地基如小桩复合地基，低强度桩复合地基，疏桩

复合地基等。柔性桩和刚性桩的区分是相对的。

按工作机理复合地基分类如下

复合地基

竖向增强体复合地基

水平向增强体复合地基

刚性桩复合地基

柔性桩复合地基

散体材料桩复合地基

复合地基也可按荷载传递规律来分类。竖向增强体复合地基是增强体和土

体共同承担竖向荷载。水平向增强体复合地基中，增强体基本上不承担或分担

竖向荷载，只承受拉力，而不承受压力，因而，该类复合地基中，由于土体和

增强体的共同作用形成一定的抗弯刚度，把竖向荷载传递到更大的面积中去；

或增大小主应力，使大应力得到提高，从而提高承载力或使沉降更均匀。

复合地基有两个基本特点：

（１）加固区是由基体和增强体两部分组成的，是非均质的，各向异性的：

前一特征使复合地基区别于均质地基，后一特征使复合地基区别于桩基础。

桩基础中土不承担荷载（高桩基础）或只承受极小一部分荷载（低桩基础），土

体处于弹性变形阶段，而复合地基中桩和土体共同承担荷载，土体承担较大的

荷载，使得部分土体在工作荷载阶段就可能达到非线性变形或塑性变形阶段，

这就使得复合地基和桩基础的计算方法不同。从荷载传递机理来看，复合地基

介于均质地基和桩基础之间。

１．２复合地基加固效果及破坏模式

每种复合地基都具备其中一种或几种效用。各种复合地基的效用都是为了

提高地基承载力，改善地基的变形特性，减小在荷载作用下可能发生的均匀沉

降或不均匀沉降，有时还为了改善地基的抗震性能。复合地基技术较充分地发

挥了桩间土的承载能力，有效地减少了工程造价。

复合地基有多种破坏形式，复合地基按照哪一种形式破坏与其类型、增强

体材料的性质、增强体的布置形式等因素有关。竖向增强体复合地基的破坏形

式首先可以分成下述两种情况：一种是桩间土首先破坏进而复合地基全面破坏，

另一种是桩体首先破坏进而发生复合地基全面破坏。在实际工程中，桩间土和

桩体同时达到破坏是很偶然的。大多数情况下，都是桩体先破坏，继而引起复

合地基的全面破坏。

竖向增强体复合地基破坏模式可以分为下述四种形式：刺入破坏，鼓胀破

坏，整体剪切破坏和滑动破坏。如图１．１所示。

菌１

１

妇＇由１入破坏

（ｂ）鼓曝娃土Ｉ＝

ｔ‘）整体剪切踱坏

ｃｄ）滑‘ｈ破坏

桩体发生刺入破坏如图１．２ｌａ所示。在桩体刚度较大，地基土强度较低的

情况下较易发生桩体刺入破坏。桩体发生刺入破坏，不能承担荷载，进而引起

复合地基桩间土破坏，造成复合地基全面破坏。刚性桩复合地基较易发生刺入

破坏模式。

鼓胀破坏模式如图１．１ｂ所示。在荷载作用下，桩间土不能给桩体提供足够

的围压，以防止桩体发生过大的变形，产生桩体鼓胀破坏。散体材料桩复合地

基较易发生鼓胀破坏。在一定条件下，柔性桩复合地基也可能发生桩体鼓胀破

坏。

整体剪切破坏模式如图１．１ｃ所示。在荷载作用下，复合地基产生图中所示

的塑性流动区域，在滑移面上，桩体和土体均发生剪切破坏。散体材料桩复合

地基也比较容易发生整体剪切破坏，柔性桩复合地基在一定条件下也可能产生

整体剪切破坏。

滑动破坏模式如图１．１ｄ所示。在荷载作用下，复合地基沿某一滑动面产生

滑动破坏。在滑动面上，桩体和桩问土均发生剪切破坏。各种复合地基均可能

发生滑动破坏。

复合地基有多种破坏模式。在荷载作用下，一种复合地基的破坏究竟是什

么模式，影响因素很多。它不仅与复合地基本身的结构形式、增强体材料性质

有关，还与荷载形式、复合地基上部基础结构形式有关。具体分析时应考虑各

种影响因素综合分析。

１．３干振碎石柱复合地基研究现状及存在问题

１．３．１干振碎石桩复合地基承载力计算

干振碎石桩作为纵向增强体复合地基，其承载力计算一般有两种方法，一

种是先确定干振碎石桩桩体和桩间土的承载力，再按照一定的比例叠加求得复

合地基承载力；另一种是将桩体和桩间土作为一个整体考虑以确定其承载力，

如通过滑弧稳定分析法确定复合地基极限承载力，在稳定分析法中采用复合土

体的综合指标，也可分别选用桩体强度指标和桩间土强度指标。

采用叠加法，于振碎石桩复合地基的承载力：

Ｐ矿＝肌ＡｌＰ∥＋五２（１一坍）Ｐ矿

（１—１）

一，一复合地基极限承载力

Ｐ。ｒ一桩体极限承载力

Ｐ。，一天然地基土极限承载力

ｍ一复合地基置换率

＾一复合地基破坏时桩体强度发挥度

厶一复合地基破坏时桩间土强度发挥度

采用复合土体整体计算：

ｒｃ＝０一ｍ）『５＋Ⅲｒ口

（１－２）

ｆ。＝ｃ＋０，Ｐｃ＋Ｙ５：）ＣＯＳ２ｐ·ｔｇｐ，

（１—３）

ｒＰ＝ｂＰＰｃ＋，Ｐ：）ｃｏｓ２

ｐ·留砟

（１－－４）

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