基于能量的振冲碎石桩加密效果评价方法

采用常规检测手段进行处理地基的工后质检存在时间滞后与空间局部的问题,不能及时反映处理地基的整体加固效果。提出了一种基于能量的碎石桩复合地基桩周土振动加密效果评价方法,为实现桩周土加密效果的准实时评价提供参考。首先,根据地基弹性波传播理论建立振冲施工过程中桩周土吸收波动能量的计算方法,通过不排水动三轴试验建立典型饱和粉砂土基于吸收能量的超静孔压模型,为进一步根据固结理论预测处理后复合地基桩周土密实度提供依据;其次,依托某工程水电站深厚坝基碎石桩处理工程实例,采用桩周土超静孔压峰值和处理后孔隙比两个关键物理量对方法进行了检验,发现与施工现场实测超静孔压和工后质检得到的孔隙比相比,方法的预测精度达到90%左右,说明基于能量的振冲碎石桩加密效果评价方法具有可行性。

碎石桩复合地基非等应变非线性固结特性分析

现有碎石桩复合地基固结理论通常基于等应变假设,与工程实际情况有出入。基于分段线性差分法,建立了一种考虑非等应变刺入修正和任意桩土非线性本构关系的碎石桩复合地基非线性固结模型。该模型可以考虑桩土自重、涂抹区、井阻效应和变荷载,可以计算碎石桩向垫层或下卧层的刺入并对等应变假设进行修正,可以分析桩土附加应力沿深度方向的衰减,以及任意的非线性压缩性及渗透性关系。与工程实测数据对比发现,考虑非等应变修正的模型计算值与工程实测值基本吻合。结合算例分析,进一步研究了垫层及下卧层模量、桩土竖向应力衰减和应力路径对碎石桩复合地基土体固结特性的影响,结果表明:碎石桩向垫层或下卧层刺入使复合地基桩土应力比减小、沉降量增大、固结速率减缓;忽略桩土竖向应力衰减虽对固结速率影响不大,但会高估复合地基沉降变形;不同应力路径对碎石桩复合地基固结特性影响显著,简化的土层压缩性关系将对分析结果带来较大误差。

碎石桩-排水板组合型复合地基固结解析解

碎石桩-排水板组合型复合地基以成本低、固结速率快及加固效果好等优势被广泛应用于工程实际。虽然目前竖井地基或碎石桩复合地基固结理论已较为完善,但同时包含以上两种排水体的复合地基固结理论还鲜见报道。此外,以往固结模型中土体内孔隙水在径向仅发生单向渗流,这与实际情况存在差别。基于此,以碎石桩-排水板组合型复合地基为研究对象,考虑外荷载作用下土中孔隙水分别向碎石桩和排水板发生径向渗流,在复合地基顶面排水、底面不透水条件下建立碎石桩-排水板复合地基固结模型。利用桩体、桩周土体和竖井间流量相等的连续条件,获得该模型的解析解答。在一定条件下,该解答可退化为碎石桩复合地基固结解或竖井地基固结解,表明该解答的普适性及正确性。将该解答应用于工程实例及室内模型试验的沉降计算,计算结果与实测值吻合较好。开展大量计算研究此类复合地基不同工况下的固结性状,结果表明:在碎石桩桩间打设排水板,能有效提高复合地基固结速率,复合地基固结速率随排水板数量增加而加快;排水板渗透系数对复合地基固结速率及沉降速率的影响较大;与传统复合地基技术相比,碎石桩桩间增设排水板的工法具有更好的经济价值。

土工合成材料约束碎石桩承载特性数值分析

工程实践中碎石桩常因缺乏足够的侧向约束力导致其应用效果不佳,复合地基沉降难以得到有效控制。为解决普通碎石桩应用效果不佳的问题,基于ABAQUS有限元数值软件建立土工合成材料约束桩复合地基模型,研究不同桩体长径比、桩体模量、土工合成材料强度等因素对承载特性的影响。结果表明,土工合成材料可以有效地为碎石桩提供侧向约束并提高复合地基承载力。研究结果有助于深入认识土工合成材料约束桩加固地基机理,为相关工程施工提供参考。

公路软土地基干振碎石桩处治分析

为提升软土地基稳定性,采用干振碎石桩进行处治,并在完工后开展现场监测和静载试验,确定地基加固效果。分析现场监测结果,得出完工后地基顶面沉降逐步趋于稳定,不同深度孔隙水压力逐渐消散,均达到了稳定状态。分析静载试验结果,得出干振碎石桩单桩竖向承载力特征值均高于120 kN,复合地基承载力均达到了150 kPa以上,达到了设计要求,表明采用干振碎石桩加固软土地基达到了预期效果。

铜车坝水库泥岩石渣坝复合土工膜与振冲碎石桩地基中混凝土防渗墙综合防渗体系的应力变形特性

铜车坝水库泥岩石渣坝综合防渗体系具有振冲碎石桩地基中设置混凝土防渗墙、柔性复合土工膜联结混凝土防渗墙等关键因素,为确保大坝防渗体系的安全性,采用大型三轴试验获得了坝料的邓肯模型参数,建立了准三维有限元模型,在土工膜与上、下垫层料接触部位均设置接触单元,反映土工膜与垫层料之间的接触特性,数值模拟了大坝施工与蓄水过程,阐明了复合土工膜与防渗墙综合防渗体系的应力变形特性。结果表明,泥岩石渣料属于低压缩性土,但其具有较为明显的强度非线性特性;防渗墙各时期的位移变形模式不同,围堰挡水期防渗墙水平位移偏向下游,竣工期逐渐向上游偏移,而蓄水期防渗墙在水压力作用下向下游发展,因此防渗墙上、下表面均存在一定的拉应力区域;土工膜的拉应变主要集中在防渗墙与土工膜的连接处,这是由于该地区刚度差异较大变形非协调所致。研究成果可为设计与施工提供重要的理论与技术支撑。

U型槽结构下振冲碎石桩联合抗拔桩数值分析及优化设计

[目的]研究沿海下穿道路工程U型槽结构下振冲碎石桩联合抗拔桩的加固效果及其优化设计.[方法]采用有限元软件ABAQUS进行建模,分析了振冲碎石桩的打入对砂土地基抗液化能力的改良效果,讨论了U型槽、抗拔桩、碎石桩各设计参数对U型槽抗浮效果的影响.针对以上结果基于NSGA2遗传算法,开展抗液化能力、抗浮效果、工程造价三目标的优化设计.[结果]振冲碎石桩可以大大增强砂土地基的抗液化能力,未使用振冲碎石桩的砂土均发生液化,而采用振冲碎石桩处理后的砂土地基液化率仅为4.7%;U型槽底板厚度、抗拔桩的桩径、桩长和振冲碎石桩的桩径、桩长均对U型槽底板上浮位移有较大影响;采用NSGA2遗传算法得出的最优方案在满足安全储备的情况下,造价比原始方案节省了10.0%,且砂土地基液化率降低了45.7%.[结论]基于NSGA2遗传算法提出的以砂土液化率、底板上浮位移和工程造价为目标的优化设计方案可为今后同类工程提供设计指导.

振冲碎石桩加固某高土石坝深厚软弱地基变形特性数值模拟

为准确预测碎石桩加固深厚软弱坝基后的变形特点,基于某大型水电站工程,根据坝体不同的高度范围,将其下软弱地基按不同置换率进行振冲碎石桩加固,并利用PLAXIS有限元软件建模分析全施工阶段地基加固后的变形.建模过程考虑采用复合模量法及桩墙法两种地基等效处理方法对照分析.研究结果表明,碎石桩加固大坝软弱地基方案具有可行性,两种等效方法模拟碎石桩复合地基反映的变形趋势基本吻合;采用不同置换率分区加固软土地基可以有效控制地基的水平位移和大坝的不均匀沉降;回填弃渣底部需要碎石桩对软土地基进行置换加固,控制坡脚部位的位移变形,避免坡脚隆起;碎石桩加固地基可以加快地基超孔压消散,在大坝堆载结束时,地基沉降变形已基本完成.

基于振冲碎石桩现场试验的软土坝基处理工艺研究

振冲碎石桩是软弱土坝基重要的加固手段,在实际的工程实践中,振冲碎石桩加固手段对于软弱坝基的处理是否有效需要基于现场试验进行检测。针对非洲卢旺达Nyabarongo II HPP工程的坝基振冲碎石桩加固措施难题,在国内选址了地质条件相似的温州仙湖试验区进行振冲碎石桩的现场试验,验证了振冲碎石桩加固深厚软土层的有效性。采用孔压静力触探试验、十字剪切板试验、动力触探试验、载荷试验检测振冲碎石桩的加固效果和地基承载力。相关研究可丰富软弱土坝基的振冲碎石桩施工处理工艺,为后续类似工程加固实践提供参考。

山区坝体振冲碎石桩复合地基加固模拟研究

为了解决大坝前期施工过程中遇到的地基承载力不足问题,以某山区大坝为研究载体,建立数值模型进行单桩模拟,研究振冲碎石桩的承载力特性及其与天然地基的协同作用。结果显示,在300kPa荷载作用下,复合地基的沉降变形主要发生在浅表部。最大沉降值与荷载曲线表明,复合地基沉降与荷载大小呈正相关,且在荷载逐渐升高的条件下,桩体变形模式由弹性变形变为塑性变形,与桩周土的沉降差进一步扩大,总体仍在较低的范围内。采用振冲碎石桩对地基加固处理满足工程要求,可为大坝地基处理提供理论依据。

碎石桩加固风积沙地基液化规律及频响特征试验研究

为解决我国铁路线路不可避免地穿越风积沙河谷地区遇到的地基液化问题,通过振动台试验探究了碎石桩加固风积沙地层的液化规律及频响特征。研究结果表明,在EL Centro地震波作用下:(1)碎石桩能有效抵抗风积沙地基沉降,大幅度增强其抗液化能力,尤其是地基中部(3/5桩长),并且能将液化易发部位从中部转移到浅层,有利于对液化场地采取加固措施;(2)碎石桩充当优良的排水路径,能弱化桩间土的剪胀剪缩循环活动性,使孔压保持稳态增长;(3)通过相关性分析发现,当地震烈度过高时,碎石桩的排水效果会达到极限,地基深处的部分孔隙水将从桩间土渗流至地表,导致路径上孔压增长的相互影响性显著增强;(4)碎石桩加固后的风积沙地基在低频段(0~10 Hz)的响应集中且最为强烈,在高频域(25~30 Hz)的响应具有高程放大效应,而液化的地层会弱化地基原有的能量传递效果;(5)通过希尔波特谱可知,随着地震波从下往上传播,碎石桩地基的响应主频段会向高频(≥22 Hz)扩展与迁移,而发生液化的土层具有高频过滤作用。

夯扩挤密碎石桩处理液化地基的应用研究

夯扩挤密碎石桩是一种较为新颖的地基处理方法,该方法独特之处就是对砂土层进行了两次压密施工并在夯击成桩过程中加入了碎石填料,继而保证了地基土的压实挤密。以某沿海高速公路L县境内路段基础施工所在的液化砂土层为研究背景,在分析L县境内路段工程地质条件的基础上,通过标准贯入试验确定了砂土层具有液化性,采用夯扩挤密碎石桩进行地基加固处理,经过数值模拟分析最终确定夯扩挤密碎石桩桩长为6m,桩间距为2.0m,桩身直径为500mm为最优设计方案,并进行试桩施工。试桩施工完毕后进行标准贯入试验确定加固后的地基砂土液化性已完全消除。

碎石桩加固软土地基条形基础的承载力

为了快速得出碎石桩加固软土地基条形基础的极限承载力,基于Morgenstern-Price切片法建立了碎石桩改良软粘土承载力的分析模型,以此进行参数研究,并进行Gauss和线性拟合。研究结果表明所建立的分析模型取得了较好的结果,当间距/直径比(S/D)等于1.4时可以取得最好的改良效果,改良率(IR)随着置换率的增加而显著增加,并且参数与改良率(IR)的拟合结果具有较高的精度,为碎石桩加固软土地基条形基础的应用提供科学依据。

干拌水泥碎石桩路基沉降处治效果及影响因素

为缓解黄土地区路基沉降问题,结合实际工程,对沉降路段采用干拌水泥碎石桩进行处治,并选取典型断面进行跟踪监测,对处治效果进行分析。此外,利用有限元模型分析不同桩土参数下的路基沉降行为。结果表明,采用干拌水泥碎石桩技术处治路基沉降取得了较好效果,经2年服役,处治路段累积沉降量为15.4mm。路基沉降量随着长径比的减小逐渐减小,随着桩身模量的增加逐渐减小,随着桩间距的增加逐渐增大,其中,桩身模量对沉降量影响幅度最小,长径比次之,桩间距的影响幅度最大。

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。

软土地区公路碎石桩施工技术研究

为进一步提高在软土地区应用碎石桩的施工质量,总结了碎石桩对不同类型软土的加固机理,以某高速公路为研究对象,从施工准备、成桩顺序选择、锤击成孔、石料投放、沉管反插、成桩质量检测等方面分析了碎石桩的施工工艺。同时,利用沉降板监测了碎石桩复合地基在公路施工期间的沉降量,研究成果可为碎石桩施工提供参考。

振冲碎石桩技术在中东地区吹填式岛屿风电工程中的应用

中东某吹填式岛屿风电工程地质条件差,采用振冲碎石桩这一地基处理方案改善吹填式岛屿地基承载力差、易液化和不均匀沉降的不良情况。对地基处理前后静载试验和标准贯入试验结果进行整理、计算和对比,分析沉降、动态转动刚度、倾斜、地基承载力和抗液化安全系数的变化,评价振冲碎石桩加固地基的效果。结果表明,振冲碎石桩地基处理技术通过碎石桩对原地基土的置换,使碎石体在原地基土中起加筋作用,确保基础沉降、动态转动刚度和倾斜符合设计标准,提高地基承载力并完全消除地基被液化的风险。

动荷载作用前后级配碎石桩力学特性变化三轴试验研究

为探究动荷载作用前后级配碎石桩力学特性变化规律,利用SDT-20三轴试验仪,进行2种级配碎石桩在振动前后的三轴剪切试验。根据力学理论及试验数据,详细分析了动荷载作用对级配碎石桩内摩擦角和似黏聚力的影响。结果表明:动荷载作用对大粒径碎石桩的似黏聚力影响较大,对小粒径碎石桩内摩擦角和似黏聚力影响均较大;动荷载作用会使得碎石桩颗粒产生从自组织硬化到软化的循环往复的过程。

碎石桩施工技术在公路工程软基加固中的应用研究

为解决公路工程建设中的软基问题,对公路软基加固过程中碎石桩技术的具体应用进行深入分析,提出振冲和沉管两种施工方法,明确两种方法的施工工艺、注意事项和质量控制措施,包括开工前务必做好成桩试验、按照经试验确定符合要求的参数进行现场施工等,以使碎石桩技术的实际应用达到理想效果。

高速公路盐渍土软基碎石桩法加固与变形分析

为提高盐渍土软基的承载能力,采用碎石桩法进行加固处理,并进行现场监测,分析处治效果。根据现场地质调查结果,建立试验段制定碎石桩处治方案。通过分析现场监测数据得出:地基沉降随填筑高度增加而增加,且施工阶段沉降速率较大,完工后逐步下降并趋缓;随深度增加地基水平位移呈现先增加后减小的趋势,且地表横坡较大路段水平位移较大。现场监测结果表明,采用碎石桩处治后地基变形较小,说明处治后地基承载力明显提升,加固效果好。