挤密砂桩复合地基受力性能及计算理论研究

摘要

挤密砂桩适用于松散砂土、粉土、粘性士、素填土、杂填土等地基,尤其是处理松散的砂土,经济合理,效果显著,成功的经验很多。因为砂桩为一种散体材料桩,因而其受力特点和桩土共同作用的力学特征以及破坏形式与偏刚性的混凝土桩有较大不同,在实际工程设计计算中常常在计算理论方面和工程施工中存在一些不易解决的问题。本文总结了近年来挤密砂桩复合地基理论、工程经验及其发展现状。应用有限元计算软件进行数值模拟,对模拟结果进行了分析。对于不同地基情况,给出了相应的处理办法和方案。首先本文讨论了桩距,桩长,布桩方式,材料选择和是否选取垫层对于承载力有何影响。其次对于单桩承载力计算方法以及破坏形式进行了讨论。作用于桩顶的荷载足够大时,桩体会发生破坏。可能出现的破坏形态有三种:鼓出破坏,刺入破坏和剪切破坏。由于碎石桩桩桩体由散体颗粒组成,其桩体的承载力主要取决于桩间土的侧向约束力,绝大多数的破坏形式为桩体的鼓出破坏。目前国内外估算砂石桩的方法主要有若干种,如侧向极限应力法,整体剪切破坏法,球穴扩张法等,本文将对Brauns单桩极限承载力法和综合极限承载力等分析计算方法进行探讨。再次,对复合地基承载力计算方法进行探讨。砂石桩复合地基的承载力特征值,应通过现场复合地基荷载试验确定,初步设计时,也可以根据一定的理论进行估算。应用flac3D计算软件进行了一些对比模拟,分析不同因素对复合地基承载力的影响。再次,对沉降计算方法进行了探讨。砂石桩的沉降计算主要包括复合地基加固区的沉降和加固区下卧层的沉降。主要可以按照分层总和法,沉降折减法进行分析计算。最后对于不同地质场地情况下的工程实例进行了分析和探讨。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地基处理技术的发展概况以及主要方法

1.2.2 砂桩复合地基的发展现状

1.2.3 砂桩复合地基的理论研究现状

1.3 本文工作的主要目的及研究内容

2 复合地基处理方案设计探讨

2.1 加固范围

2.2 桩位布置

2.3 砂性土中桩距的确定方法

2.4 粘性土中桩距的确定方法

2.4.1 按照地基承载力的要求设计桩距

2.4.2 按照稳定性设计计算桩距

2.4.3 按照固结度确定桩距

2.4.4 按照规范法确定桩距

2.5 加固深度的确定原则

2.6 桩径的确定原则

2.7 材料的确定原则

2.8 垫层厚度的确定原则

3 挤密砂桩复合地基承载力研究

3.1 单桩承载力研究

3.1.1 Brauns 单桩极限承载力法

3.1.2 综合单桩极限承载力法

3.1.3 圆筒形孔扩张理论计算式

3.2 复合地基承载力研究

3.2.1 基本作用原理

3.2.2 复合地基竖向承载力计算新方法

3.3 现场原始地基承载力确定

4 挤密砂桩复合地基沉降研究

4.1 分层总和法

4.1.1 计算原理

4.1.2 计算步骤

4.2 沉降折减法

4.3 CPT 的砂桩复合地基沉降计算方法

4.3.1 工程计算实例

4.4 考虑基础与地基相互作用的复合地基沉降和基础内力计算

4.4.1 地基基础共同作用分析

5 复合地基数值模拟分析

5.1 计算模型的建立

5.1.1 基本计算模型

5.1.2 数值计算软件介绍

5.1.3 基本模型参数

5.2 对比模拟分析

5.2.1 不同桩长对复合地基承载力和沉降的影响分析

5.2.2 不同桩体材料对复合地基承载力和沉降的影响

5.2.3 不同桩径对复合地基承载力和沉降的影响

5.2.4 不同垫层厚度对复合地基承载力和沉降的影响

6 挤密砂桩抗液化研究

6.1 液化判别

6.2 工程分析实例

6.2.1 工程概况

6.2.2 振动挤密砂桩设计和施工

6.2.3 测试分析及效果检验

6.2.4 单桩静载荷试验与分析

6.2.5 结论

7 挤密砂桩在工程中的应用范例介绍

7.1 应用范例1

7.1.1 工程概况

7.1.2 大面积上升分析

7.1.3 地面上升对施工质量的影响

7.2 应用范例2

7.2.1 工程概况及场地工程地质条件

7.2.2 加固方案的确定

7.2.3 振动沉管挤密砂石桩的设计与计算

7.2.4 复合地基的检验

7.2.5 结语

7.3 应用范例3

7.3.1 工程概况

7.3.2 地基地质情况

7.3.3 方案优选

7.3.4 砂石桩施工

7.3.5 加固效果

8 总结

致谢

参考文献