基于随机场理论的散体材料桩复合地基承载力可靠度研究

根据Vanmarche提出的土层概率模型,以散体材料桩为例建立了复合地基极限承载力可靠度概率分析模型,模型中考虑了基础性状的影响,采用JC法进行可靠度计算。通过实例讨论了基本变量的变异性、置换率、桩间土发挥系数、滑动面与水平面夹角、桩体材料的内摩擦角等对可靠度指标的影响。

碎石桩单桩和多桩荷载传递方式的实验研究

在自行设计加工的二维实验设备上,应用杠杆–砝码加载系统和应力环直接测量桩底压力的方法,研究桩长对碎石桩单桩及多桩(三桩)荷载传递方式的影响。碎石桩材料为白色水磨石子(大理岩),平均粒径0.75cm;桩间土为人工调制的一定含水量的兰州黄土和沙坡头细砂按体积比3∶1混合而成。实验给出了碎石桩的临界桩长效应,即长度小于临界桩长的短桩和大于临界桩长的长桩的荷载传递方式不同,短桩主要靠桩底土体承受顶部荷载,而长桩主要靠桩顶拱结构和桩间土承受顶部荷载,这决定了短桩和长桩不同的破坏模式,即短桩的桩身刺入破坏和长桩的顶端拱结构鼓胀坍塌连带桩间土楔形剪出的破坏。与单桩相比,多桩的顶部压力对其底部压力存在交叉叠加影响,并且多桩及其桩间土之间的相互作用可以有效减小临界桩长,在桩较短时就能使桩顶端的拱结构生成并趋于稳定。研究结果说明,需对短桩和长桩分别建立不同的承载力计算公式。

加筋土体应力变形计算的新途径

在加筋土体中，将筋材的作用当成一个附加的压应力作用在加筋土的土骨架上，无需建立或引进任何新的本构模型，就可对加筋土体进行应力变形计算。

多年冻土区未回冻钻孔灌注桩承载性质试验研究

为研究青藏高原多年冻土区钻孔灌注桩在未回冻状态下基桩承载力和变形性质,解决后续承台、桥墩(台)的施工、上部结构的铺架以及对工期的影响等问题,本文结合青藏铁路以桥代路特大桥工程进行高温细颗粒多年冻土钻孔灌注桩的现场静载试验,根据现场地温测试及静载荷试验资料,分析了桩-土体系回冻过程及其回冻过程中桩侧摩阻(或冻结力)的分布,获得钻孔灌注桩灌注后不同地温条件下的竖向承载力及变形性质,为后续工程的施工提供技术依据。

振动挤密砂石桩加固大型油罐砂性地基效果评价

基于振动挤密砂石桩加固茂名石油化工公司多座大型油罐砂性地基的工程实践,首先探讨了振动挤密砂石桩设计理论的几个问题;然后根据现场测试资料分析了地基加固效果。工程实践表明:采用振动挤密砂石桩处理大型油罐砂性土地基能够有效地提高地基承载力、减小沉降、防止地震时的液化等,具有很好的经济效益和社会效益。

基于颗粒流理论的流塑状软土地基稳定失效机理研究

基于散体介质理论建立流塑状土中CFG桩的力学模型,分析了水平荷载作用下流塑状软土复合地基的变形特性及破坏模式,并研究了土的细观力学特征与桩土相互作用宏观力学行为之间的联系。研究结果表明,在水平附加荷载作用下桩周土应力最大值位置与其刚度、黏聚力有关,流塑状软土复合地基中存在桩周土绕过桩现象,其中桩周土位移是桩顶位移的30倍左右。提出了流塑状软土复合地基桩体"视抗剪强度"的概念,该强度指在水平附加荷载作用下发生结构性破坏时桩体发挥的强度。

橡胶轮胎散体桩群桩复合地基有限元分析

目的分析橡胶轮胎散体材料桩(RGP)群桩的承载性能,为橡胶轮胎散体桩复合地基的实际应用提供设计参数.方法通过ABAQUS有限元软件建立桩土三维有限元模型,研究不同桩长、桩径、桩间距及褥垫层厚度等对橡胶轮胎散体桩群桩承载性能的影响,得到载荷-位移、桩身应力等关系曲线.结果 RGP桩复合地基的沉降随桩长的增加而减小,但存在有效桩长.随着桩间距的增加,RGP桩复合地基的承载力、桩顶应力和桩身最大应力增加,桩土应力比先增大后减小.随着桩径的增加和褥垫层厚度的增加,RGP桩复合地基的承载力均呈增加趋势,桩土应力比减小.桩径的增加在提高复合地基置换率的同时也使得橡胶轮胎的环箍能力降低,所以RGP桩复合地基设计时应综合考虑桩土承载能力和橡胶轮胎的环箍作用.结论合理调节桩长、桩径、桩间距、褥垫层厚度等参数会促进桩土协同作用的发挥,进而改善RGP桩复合地基的承载能力.

非均匀散粒体自组织临界性机制初探

通过干燥沙石散粒体临界态沙坡实验,证实了沙石颗粒组成的非均匀系数是影响散粒体坡面崩塌自组织临界性的重要因素。利用大型粗颗粒实验系统,进行了不同非均匀系统散粒体沙石相对密度和直剪测试,以此对散粒体自组织临界性的形成条件和机制进行了初步分析。根据随着颗粒非均匀程度增大,堆积体的颗粒堆积结构渐趋复杂,颗粒间运动摩擦阻力增大的实验现象,提出观点非均匀散粒体系统的物理力学性质具有失稳状态多样性和能量耗散加剧的特点,使扰动-反馈的放大作用被抑制,从而能够保持整体结构稳定,因此,大尺度的系统也可以呈现自组织临界性现象。

考虑土拱效应的小桩距抗滑桩侧向力计算

在总结分析国内外抗滑桩极限侧向力确定公式及其适用范围的基础上,将散粒体极限应力状态平衡微分方程引入抗滑桩桩间距对桩后土拱效应影响规律分析中,发现小桩距下桩端土较桩间土先达到极限平衡状态,推力过大时桩端土产生塑性变形而非桩间土绕流,桩土荷载分担比极大.研究结果可以解释试验中发现的现象,即小桩距下可产生明显的土拱效应,在较大滑坡推力下拱脚优先于拱顶发生破坏.借鉴目前对桩后土拱效应的研究成果与极限侧向力研究思路,结合日本建设省土木研究所的“土研公式”,提出适用于小桩距下抗滑桩侧向力确定的新方法,可为抗滑桩设计计算提供参考.

颗粒堆底面压力凹陷的离散元模拟分析

颗粒堆底面中心出现正压力凹陷现象,与颗粒堆的形成方式具有相关性。本文通过离散元PFC2D颗粒流方法对颗粒堆的形成过程进行模拟:包括颗粒的生成,通过漏斗口自由下落,以及在底面堆积形成颗粒圆锥状颗粒堆。得到形成的颗粒堆体底部压力分布与室内物理模型试验结果较吻合,呈现中心部位压力凹陷的分布形态。基于堆体内部主力链分布形态和粒间接触力的法向角度各向异性特征分析,结合Edwards拱图模型,解释了颗粒堆体底部中心压力凹陷的原因来自颗粒集合体内部力的斜向传递特征,是颗粒堆体中土拱效应的体现。

粒料桩复合地基桩土应力比试验研究

结合实体公路工程,通过现场试验段土压力监测,分析了桩土应力比随路堤填筑高度和时间的变化规律,作出了桩土应力比变化是桩土协调变形、承担荷载相互转移结果的结论;总结了桩土应力比的主要影响因素;提出了粒料桩复合地基桩土应力比的范围。

粒料桩复合地基承载力发挥值试验研究

结合实体公路工程,通过现场试验段土压力监测,计算复合地基承载力发挥值;结合破坏模式,对其复合地基承载力发挥值进行分析。研究结果表明:粒料桩复合地基按照土体先破坏计算的复合地基承载力发挥值,接近现场载荷试验结果,复合地基承载力可通过桩墩间土压力进行计算确定;不论是强夯置换砾石墩还是振动砾石桩,其破坏形式是桩(墩)间土先破坏引起的整个复合地基的破坏。

考虑鼓胀和自重的散体材料桩复合地基承载力分析

散体材料桩以鼓胀破坏为主,但目前鲜见能同时考虑鼓胀破坏特性、桩与桩周土间相互作用及自重的承载力计算方法。鉴于此,从半空间轴对称弹性理论出发,深入分析散体材料桩复合地基的力学特性,考虑散体材料桩的侧向鼓胀破坏,根据桩土径向变形协调及桩土界面径向应力相等,给出考虑径向变形的桩和桩周土体竖向应力表达式,获得桩土应力比计算公式。在此基础上,应用土体莫尔-库仑破坏准则并考虑桩周土体自重的影响,获得散体材料桩极限承载力计算公式,并进而得到复合地基承载力。最后,利用得到的承载力计算公式开展室内模型试验和实际工程案例计算。考虑鼓胀和自重的理论计算结果仅与室内模型试验复合地基承载力偏差20.2%,而经典的BRAUNS方法计算偏差高达229.4%。上海洋山深水港人工岛散体材料桩复合地基理论计算结果与实测偏差15.4%,而经典的HUGHES&WITHERS方法偏差高达59.4%。表明考虑鼓胀和自重的计算方法较经典方法更接近于工程实测值,说明其应用于实际工程具有一定的可行性。

基于砾石桩处理饱和强、过盐渍软土地基的方法研究

依托察尔汗盐湖某公路地基,采用“X+砾石桩”综合地基处理工艺,解决了砾石桩桩体质量差、承载力低的问题。提出了饱和软黏性盐渍土地基砾石桩施工工艺,对砾石桩处理效果进行检测评价,满足了工程建设需要。