刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明:刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。

地震和高铁共同作用下桩网复合地基振动特性

为研究地震和高铁列车荷载共同作用下桩网复合地基振动特性,通过建立轨道-路堤-桩网复合地基三维有限元计算模型,分别与实测数据和一维波动理论对比验证模型的正确性。通过对比不同荷载工况下地面位移和加速度时频振动曲线,分析地震和高铁两动载共同作用时不同车速下桩网复合地基时频振动特性,研究桩体模量对桩网复合地基减震效果的影响。研究表明,Hollister地震荷载和高铁荷载共同作用下,距轨道中心1 m处地面振动位移由地震荷载主导,地面振动加速度由列车荷载主导;20 Hz以下地面低频振动由高铁和地震荷载共同控制,地面高频振动主要由列车荷载控制。Lytle Creek地震荷载和高铁荷载共同作用下,桩网复合地基地面振动位移和加速度峰值均大于高铁荷载单独作用下的值;增加桩体模量对高铁荷载单独作用和两动载共同作用下桩网复合地基地面振动均有减振效果,但两动载共同作用下增加桩体模量对地面减振效果比高铁荷载单独作用下弱。

不同垫层下煤矸石桩网复合路基承载特性

为综合利用固体废弃物煤矸石,将其取代部分传统细骨料制备煤矸石混凝土桩。开展了土工格栅和土工格室加筋垫层下煤矸石桩网复合路基室内模型试验,分析路堤顶面荷载-沉降关系、加筋垫层传荷能力和桩身应力的差异性。同时,建立有限元计算模型,研究不同加筋材料应力和变形规律,揭示土工格室应用于加筋垫层作用机制。结果表明:在本次试验中,同土工格栅相比,土工格室加筋垫层显著减小路堤顶面沉降约29.71%。土工格室加筋垫层下桩顶和桩间处土压力衰减量分别约61.51%、56.35%,充分发挥了筏板效应和应力扩散效应。采用土工格室加筋垫层,路堤荷载能够被有效传递至煤矸石桩体,在路基中心处和沿路基横断方向桩身应力极值分别采用土工格栅加筋垫层的1.78、1.80倍。土工格室和土工格栅应力分布规律分别呈“V”型和“U”型变化特征,且土工格室的应力最大值大于土工格栅。土工格室特有的蜂窝状结构对路堤填料产生侧向环箍和肋条摩阻力作用,通过自身张拉变形有效地扩散路堤荷载。

超大堆载下桩网复合地基变形特性离心模型试验研究

CFG桩网复合地基广泛应用于处理软土地基。采用土工离心模型试验研究某码头堆场超大荷载下CFG桩网复合地基的变形特性,试验模拟了地基、CFG桩、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下复合地基沉降、防尘网和轨道梁基础水平位移、地基剖面位移的变化规律。试验结果表明,复合地基的沉降速率在稳定控制标准之内,沉降量满足堆场使用要求,防尘网基础和轨道梁基础水平位移和沉降均很小,复合地基沉降分量远大于水平位移分量。CFG桩网复合地基在350 kPa荷载作用下是稳定安全的,达到了预期加固效果。

桩网复合地基离心模型试验中桩顶轴力测试方法研究

桩网复合地基是常见的软土加固措施。在开展桩网复合地基离心模型试验时,为了分析桩土应力比,需要测量桩顶轴力和桩间土压力。微型土压力计在离心模型试验中已经得到广泛应用,但尚无成熟的微型桩顶轴力测试传感器。利用模型桩的桩帽,开发了一种离心模型试验专用桩顶轴力测试方法,标定结果显示该方法测试线性度好。通过某桩网复合地基离心模型试验和数值分析的桩土应力比结果对比分析,验证了该方法的测试效果。

桩长对树根桩网复合地基沉降影响离心模型试验研究

某码头堆场软土地基发生了推移,采用树根桩网复合地基进行加固。通过土工离心模型试验研究超大荷载下桩长对树根桩网复合地基沉降特性的影响,试验模拟了地基、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下不同桩长复合地基沉降变化规律。试验结果表明,复合地基表面沉降呈锅形分布,沉降随桩长的增加而减小,分布形状变尖,等长桩沉降远大于设计桩长,分布形状更尖。设计桩长桩网复合地基在350 kPa荷载作用下2 a责任期沉降满足控制在80 cm以内的使用要求,表明树根桩的布置方案合理、可行。

循环荷载下桩网复合地基受力变形模型试验研究

采用缩尺比例为1∶10的桩网复合地基模型,对循环荷载下软土地区桩网复合地基的受力变形特性进行试验研究。通过试验分析了循环荷载幅值、频率以及土工格栅层数对循环荷载下软土地区中桩网复合地基受力变形特性的影响,并结合曲线拟合方法探讨循环荷载下桩网复合地基中桩基的桩端阻力、桩侧总摩阻力与沉降变化之间的关系。研究结果表明:桩网复合地基沉降在循环荷载作用初期时发展速率较快,增加荷载幅值和频率会增大沉降,而上层格栅的加入能减小沉降。循环荷载下桩身轴力随桩深的增加先增大后减小,桩网复合地基桩身轴力随循环荷载幅值、频率和土工格栅层数的增大而增加。桩端阻力会随着地基沉降的发展而增大,桩侧总摩阻力则随着地基沉降的发展逐渐减小,不同荷载幅值、频率及土工格栅层数下桩网复合地基中的桩端阻力与桩侧总摩阻力随沉降的变化规律可分别用幂函数和多项式函数描述。研究结果可为软土地区高速公路设计与施工提供一定依据。

CFG桩在软土地基处治中的影响参数研究

桥头跳车问题一直是路桥过渡段不可避免的问题,梳理了CFG桩网复合地基的作用机理,并采用有限元模拟分析了CFG桩网复合地基在不同桩长、桩径、桩间距、褥垫层模量等参数变化过程中模型的沉降变化规律,明确了CFG桩网复合地基对地基沉降控制的有效性。其中复合地基桩间距的减小有利于减小地基沉降,也有利于减小CFG桩和桩间土的差异性沉降。对于CFG桩长的设置,应伸入持力层,当伸入持力层后,桩长的再增长对地基沉降降低效果甚微,同时桩径越大,CFG桩网复合地基的沉降值越小,但桩径的大小直接影响工程造价,应做适当取舍。褥垫层模量的变化对复合地基的沉降值影响较低。

高速铁路斜底深厚流塑状软土地基加固处理设计

高速铁路技术标准要求高,如何合理选择斜底深厚流塑状软土地基加固措施是设计的关键。结合西南地区高速铁路某车站中斜底软弱地基处理实例,采用桩筏结构、桩网结构,配套反压护道、桩顶系梁等综合措施,解决斜底软土地基加固问题。

环保原料场大面积超重堆载地基处理设计与实践

为研究大面积超重堆场的地基处理方式,以某钢铁厂封闭环保型原料场项目为例,介绍了场地地质特点和地基处理方案,并通过静荷载试验进行了评价。原料场地层条件复杂,岩层分布不均,起伏及厚度差异大,因此需根据地质特点,实行分区处理:场地内大部分区域采用CFG桩网复合地基,桩径为600 mm,桩顶设置桩帽,桩帽上覆级配砂石褥垫层,垫层内铺设土工格栅;局部安山岩埋深较浅区域不作处理。由静荷载试验可知,单桩承载力和复合地基承载力特征值均满足设计要求,表明该地基处理方案可行,可为类似地质情况和大面积超重堆场、原料场地基处理提供参考。

基于U-Net和改进分水岭算法的露天矿爆堆矿石图像分割方法

爆破大块率是反映爆破效果的关键指标,其统计精度主要依赖于爆堆矿石图像分割的准确性。由于爆堆矿石图像中存在矿石目标分布密集、边缘对比度低等问题,致使传统图像分割方法难以准确分割爆堆矿石图像。因此,提出了一种基于U-Net和改进分水岭算法的露天矿爆堆矿石图像分割方法,以实现大块率的精准统计。首先利用无人机在哑巴岭露天矿爆破现场拍摄爆堆矿石图像,制作爆堆矿石图像数据集;然后利用深度学习算法建立了UNet网络架构,同时融合了高级语义信息和低级语义信息,建立了爆堆矿石图像分割模型,再利用训练后的模型对爆堆矿石图像进行初步分割,进一步采用基于距离运算的分水岭算法优化了分割结果;最后评估了该方法的分割精度。试验结果表明:该算法可准确分割露天矿爆堆矿石图像,为露天矿爆破大块率统计、爆破效果智能评价提供技术支持。

矿山岩土工程中深基坑支护施工技术

为控制深基坑支护施工累计变形,以某矿山岩土工程为例,对此类工程的深基坑支护施工展开设计与研究。明确该工程的主要施工形式为锚杆联合咬合桩,引进DENEBLOA计算程序,设计深基坑支护结构参数;结合矿山岩土工程现场勘察报告及工程实践数据,设计支护施工中的降水处理、搅拌桩定位与喷锚网支护施工。实践应用成果证明:设计的施工方案可以有效控制基坑沉降与变形,避免竣工后深基坑出现失稳等方面的安全问题。

岩溶地区无溶洞处理双层网全套管灌注桩施工机理及应用研究

为避免对溶洞进行充填预处理,保证灌注桩成孔不塌孔、混凝土不扩散或少扩散,提出无溶洞处理双层网全套管灌注桩施工技术,将其应用于广州某岩溶地层灌注桩工程,并通过现场观测和检测验证施工技术的可行性。研究结果表明:1)在无需对溶洞进行注浆处理的前提下,双层网全套管灌注桩施工技术成功施工了245根桩基,未发生塌孔状况;2)全套管成孔属于干成孔,有利于精准判别溶洞的位置及跨度。基于此,提出在钢筋笼相应溶洞位置处安装钢网和尼龙网,有效解决了上提钢套管时混凝土流入溶洞的问题;3)施工完成后,进行单桩竖向抗压试验和低应变桩身完整性检测,证明了灌注桩质量可靠、满足设计要求。

软基路堤桩-网复合地基试验研究

桩-网复合地基是近些年发展起来的一种有效的软土地基加固方法,它集复合地基中水平向增强体与竖向增强体两种"单一型"复合地基之长,桩-加筋垫层-桩间土三者协同作用,共同承担上部荷载,其相互作用机理复杂。通过京沪高速铁路试验段中桩-网复合地基处理段进行的路基现场试验,对桩-网复合地基中基底土压力、土工格栅应力应变、桩和土的沉降及地基侧向位移等进行观测测试,分析了桩土应力分担比的变化过程、土工格栅的受力特点、沉降及侧向位移规律,有助于桩-网复合地基各组成部分的承载机理和应力传递机理的深入研究及网垫层对沉降控制的研究,并为提出桩-网复合地基的设计新方法提供一定的依据。

桩—网复合地基工后沉降的薄板理论解

本文简述了桩—网复合地基的组成和工作原理 .在“网—桩—土”体系的共同作用和堤坝 (路堤 )荷载情况下 ,将网材和复合地基垫层作为一个整体网垫加以考虑 ,以薄板模拟网垫单元 ,基于薄板变形理论和Winkler弹性地基模型 ,提出了路基工后沉降量计算方法 ,所导出的计算式综合反映了荷载大小、网及桩间土的刚度、复合地基置换率、桩土应力比等主要因素的影响 ,并给出工程算例 .

超大面积深厚软土桩-网复合地基承载性状模型试验研究

基于厦深铁路潮汕车站地基处理加固工程,完全参照原型的软土地基地层分布情况,设计了两种不同桩间距下的超大面积深厚软土桩-网复合地基物理模型试验,对荷载传递机制与不同桩间距下桩体荷载分担比、桩土应力比及地基沉降规律等进行了系统研究。结果表明,桩身轴力沿着桩身高度往下先逐渐增大到某一深度后又逐渐减小,随着桩间距增大,桩承担上部荷载的方式由摩擦桩逐渐向端承桩变化;随着桩间距增大,桩身中性点下移,桩身最大负摩阻力出现的位置下降,且其值减小;桩间距对桩-土应力比有显著影响,而对桩体荷载分担比影响较小;不同桩间距下,两桩中心桩间土与桩顶差异沉降均小于4桩中心桩间土与桩顶差异沉降;随着路堤填土荷载增加,土工格栅表现为拉应变逐渐增大,拉应变曲线刚开始比较平缓,后逐渐变陡,增大的速率先慢后快。

桩-网复合地基加固机理现场试验研究

通过在广东某环城高速公路深厚软土地基加固工程中设置桩—网复合地基试验段,研究路堤荷载下桩—网复合地基的工作机理,深入分析其沉降变形、荷载传递、桩土应力比、网的受力等性状。试验成果表明：桩—网复合地基可以有效减少沉降量,可以用于填土高、软土厚度大的路段;路堤荷载下管桩与桩间土沉降不协调,土工格栅调节桩土分荷比的作用非常明显;长桩区格栅上、下的桩土应力比相差较大,桩土应力比最大值接近80;未达到持力层上的短桩桩土应力在14-22之间比较小,格栅兜提作用随桩土沉降差增大而得到发挥;在传递荷载方面,格栅作用要强于土拱的作用,满载时各向桩顶传递30%左右的荷载,土工格栅应变最大仅为1%,且桩帽边缘处应变最大,桩间应变最小。

湿陷性黄土桩网复合地基沉降控制离心模型试验

为研究和分析高速铁路荷载作用下刚性桩桩网复合地基控制湿陷性黄土地基沉降的效应,采用离心模型试验的方法对不同桩间距设置条件下的刚性桩桩网复合地基进行了模拟试验。试验研究表明:湿陷性黄土地基无法满足高速铁路有砟轨道对路基工后沉降的要求,需要加固处理;随着桩间距由2倍桩径增至6倍桩径,地基工后沉降量增大,差异沉降量增大,桩土荷载应力分担比增大,桩间土对桩体的负摩阻力增大;桩帽的设置可以有效地控制地基工后沉降量和沉降速率,减小差异沉降;桩间土与桩体相对位移中性点位置随着桩间距的增大而显著降低;桩体刺入垫层量值会随桩间距增大在施工阶段显著增加,而在工后阶段呈减少趋势。

基于现场试验的桩网复合地基垫层效应分析

为对桩网复合地基垫层设计提供参考,对4组不同桩帽尺寸的桩网复合地基进行了现场试验,测试、分析了路堤荷载作用下的地基沉降、基底压力和垫层筋带拉力.结果表明：桩顶设置桩帽的作用显著,可有效降低桩顶压力,减小桩顶筋带拉力,缩小桩土沉降差;土拱高度与桩间净距有关,试验条件下约为桩帽间轴线净距的0.9-1.3倍;桩顶压力分布不均匀,中间小,边缘大,前者约为后者的67%-79%;桩顶筋带拉力最大,桩帽边缘筋带拉力大于桩中心.

桩-网复合地基承载性状现场试验研究

桩-网复合地基是一种软弱地基处理方法,它能通过变形协调,充分发挥桩、网、土的各自作用,有效地控制工后沉降或差异沉降。为了解路堤荷载下桩-网复合地基工作机制,深入分析其沉降变形、荷载传递、桩土应力比和网的受力等性状,接桩体种类设计了两个试验区进行对比分析,研究成果表明,桩网复合地基可以有效减少沉降量;土工格栅的荷载传递能力强于土拱;土工格栅的最大应变出现在桩帽边缘,仅为1%,最小应变则出现在桩间。试验结果为桩网复合地基理论研究和优化设计提供了依据。