基于离散元方法的卵砾石地层条件下水泥土搅拌桩机钻头结构参数研究

卵砾石地层可压缩性低、抗剪强度大,水泥土搅拌桩工法在应用于卵砾石地层时存钻进困难、钻具磨损大等问题。为确定卵砾石地层条件下钻头形式的最优布置,基于离散元法(DEM),对不同切削叶片数量、切削叶片角度、截齿布置形式、钻头中心底部布置形式、机械压力工况下,搅拌桩机钻头钻进卵砾石地层的物理过程进行三维动态仿真模拟,并分析研究了不同钻头布置形式对钻进效果的影响。计算结果表明:钻头切削叶片数量的增加会提高钻进阻转矩,但是会增强钻头的定心能力。设置截齿的钻头钻进阻力矩并无明显提高,但钻进速度有一定程度的提高。钻头切削叶片角度的提高会增加钻进阻力矩,但过低或者过高的切削叶片角度均会降低钻进速度。适当提高钻进压力可提高钻进速度,但须考虑动力装置的功率及扭矩输出能力。三切削叶片、高切削叶片角度、设置三截齿的高效率钻头在应用于北京市某项目卵砾石地层时效果良好,文章提出的方法可以为其他工程的施工机械选型提供参照依据。

深中通道沉管隧道深层水泥搅拌桩复合地基沉降计算分析

基于深中通道沉管隧道深层水泥搅拌(DCM)桩复合地基现场试验结果,考虑厚垫层和高置换率DCM桩对复合地基荷载传递机理及沉降特性的影响,将碎石垫层、DCM桩复合地基和桩端下卧层作为协同作用的系统,考虑系统各部分在接触面上的应力与变形协调,通过分析典型单元体,推导海底DCM桩复合地基桩土应力比和沉降的理论计算公式.将理论计算得到的DCM桩复合地基荷载-位移曲线和桩土应力比变化曲线与现场静载试验实测曲线进行对比,相对误差均不超过±10%,验证了所提理论计算公式的合理性.分析置换率和垫层柔度系数对海底DCM桩复合地基的荷载传递机理及沉降特性的影响规律,结果表明:复合地基沉降随垫层柔度系数的增大而增大,随置换率的增大而减小;复合地基桩土应力比随置换率的增大而增大,随垫层柔度系数的增大而减小;置换率对复合地基沉降和桩土应力比的影响较垫层柔度系数更大.

公路特殊路基质量管理技术研究

针对国道108线过境改线工程主线项目路基大规模穿越软土及沿线较长质量管控难度大的特点,制订了公路软土地基处治的专项施工技术与施工质量控制体系,通过水泥碎石桩技术的引入,进行了软土段布桩方案与垫层厚度的重新设计工作,并应用控制图法对已完成的路基施工进行基于检测数值数学统计的质量控制,保证了公路路基分项工程质量达标水平的一致性。

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。

京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基现场试验研究

结合京沪高速铁路凤阳试验段工程,开展CFG桩+垫层+筏板处理地基试验。实测桩-筏复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力、筏板顶面土应力、钢筋应力及桩身应变;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度和固结时间的变化规律;获得地基面桩土应力分布、筏板顶面土应力分布、钢筋应力分布、桩身轴力和侧摩阻力分布;研究路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路桩-筏复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究,并为京沪高速铁路及其它相关工程的桩-筏复合地基设计方法提供数据支持。

高速铁路CFG桩-筏复合地基沉降试验研究

为了解路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基沉降变形特性,在京沪高速铁路凤阳试验段进行了沉降变形现场试验.设置沉降板、观测桩和测斜管,分别监测地基面桩土沉降、路基顶面沉降和地基侧向水平位移,分析了沉降变形随路堤填筑高度和时间的变化规律,探讨了双曲线沉降预测方法.研究结果表明:CFG桩-筏复合地基沉降随路堤填筑高度和时间的增加而增大;路基经过6个多月的静置后,沉降已趋于稳定;复合地基总沉降量小于15mm,桩土沉降差小于2mm;路堤坡脚线外1m处的地基侧向最大水平位移小于4mm;采用双曲线法进行路基沉降预测是可行的,且预测精度较高.采用CFG桩-筏复合处理后的地基总沉降、沉降差和水平位移均较小,路基沉降稳定较快,能够提高路基的稳定性并缩短工期.

基于Copula函数的CFG桩复合地基载荷—变形曲线的概率分析

CFG桩(cement-fly ash-gravel pile)复合地基是一种重要的地基处理形式,在日益增加的大面积住宅和商业开发中作用越来越突出,然而该种桩型的加卸荷-沉降变形特性仍然需深入研究,尤其在概率评估方面。根据北京星光影视股份有限公司生产科研基地项目工地中的21根CFG桩单桩静载试验和32个复合地基静载试验的原位加卸载测试成果,采用两参数的双曲线或幂曲线回归拟合了每一条加荷-变形曲线。由于土体的内在各向异性和其强度的变异性,评估整个场地的加荷-变形曲线时,其回归参数表现出了较大的离散性。将一个场地的多组回归参数组成一个随机向量,其加载-位移曲线的不确定性可由简单的两变量随机向量体现,引入双变量联结函数(Copula)描述随机回归参数间的相依性。最后,考虑正常使用极限状态,采用基于Copula函数的模拟模型计算了CFG桩复合地基的可靠度指标。研究结果有助于改进CFG桩复合地基的概率设计与评估。

水泥粉煤灰碎石(CFG)桩复合地基固结分析

在分析CFG桩材质与施工工艺的基础上,将其固结过程分为初期与后期2个阶段,并分别按碎石桩、水泥土桩进行了固结分析,由此提出了CFG桩复合地基的固结度统一计算公式.结合某工程实例的实测沉降数据进行了固结对比分析.结果表明:CFG桩复合地基的固结特性介于碎石桩和水泥土桩两者之间,固结过程基本与沉降同步,且桩周土的竖向固结是引起CFG桩复合地基沉降的主要因素,而桩周土的径向固结作用一般可忽略.

CFG桩处理风积砂土地基承载性状研究

以CFG桩(cement fly-ash gravel pile)处理榆林地区风积砂土地基为例,用有限差分软件FLAC3D模拟了CFG单桩、复合地基的承载性状,与现场载荷试验吻合较好;分析了不同桩体截面、褥垫层参数及桩长等因素对单桩及复合地基承载性状的影响。结果表明:合理的褥垫层厚度对桩土应力比调节作用显著,CFG桩复合地基存在临界桩长,单桩摩擦桩的性状明显,且现有理论计算结果偏于安全;CFG桩复合地基能有效优化风积砂土的承载力性状,从而使风积砂土承载力提高。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基的优化设计及仿真

为优化水泥粉煤灰碎石桩复合地基的设计,以桩长、桩径和置换率作为复合地基的设计变量,采用遗传算法给出了最低造价条件下的水泥粉煤灰碎石桩复合地基优化设计计算方法.算例计算结果表明:该计算方法在相同的复合地基承载力下,整体混凝土用量较复合粒子群优化方法降低了10.42%,在满足建筑地基基础设计规范的条件下降低了工程成本.

深埋暗道CFG桩及碎石垫层复合地基变形特性

将CFG桩复合地基技术应用于深埋暗道这类特种结构的地基处理问题,通过对具体试验工程进行现场测试以及不同厚度碎石垫层的室内模型试验研究,对深埋暗道CFG桩复合地基沉降变形进行了分析,指出褥垫层的压缩量是应该被考虑到的,沉降变形计算不能仅仅考虑针对复合地基的修正,并应同时考虑褥垫层变形的修正。利用ABAQUS有限单元法分析了不同厚度褥垫层对CFG桩复合地基桩土应力比、总沉降量、垫层压缩量和桩身轴向应力的影响规律。介绍了一种输煤暗道沉降变形监测方法,通过现场测试、室内模型试验以及有限元分析,确定了深埋暗道CFG桩复合地基褥垫层的选用原则。

某高层住宅楼CFG桩复合地基非线性沉降规律监测分析

对CFG桩复合地基的沉降进行精密水准测量监测,通过非线性数据拟合趋势分析得出复合地基沉降与时间关系的非线性沉降规律,指出复合地基在建筑物自重荷载作用下的蠕变性以及不均匀沉降特征,并进一步说明结构和地基基础变形协调的重要性.

碎石桩与水泥土桩加固液化地基的数值模拟研究

采用三维有限差分程序FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua)对未加固、碎石桩加固和水泥土桩加固的液化砂土地基进行数值模拟,探讨了碎石桩与水泥土桩加固液化砂土地基的抗液化性能。研究表明碎石桩抗液化能力显著,而水泥土桩抗液化能力十分有限,证实了碎石桩加固液化砂土地基的抗液化效果与桩土共同作用的排水效应直接相关。

CFG桩复合地基褥垫层的试验研究和有限元分析

针对CFG桩复合地基褥垫层效应问题,通过12根桩的单桩复合地基载荷试验,研究了不同厚度、不同材料的褥垫层对桩土应力比的影响。试验结果表明,褥垫层的厚度和刚度对CFG桩复合地基的桩土应力比均有影响,褥垫层过薄及过厚将使桩的承载力得不到有效发挥。利用有限元软件包ANSYS,建立了单桩复合地基有限元模型,分析了褥垫层厚度和变形模量对桩土应力比的影响,经与试验数据进行分析比较,得出了与试验结果相一致的结论。通过有限元分析结果与试验结果的对比分析,确定了CFG桩复合地基褥垫层的选用原则,从而为复合地基设计中褥垫层的设计提供了依据。

垫层对CFG桩复合地基承载力评价的影响研究

为了能正确利用静载荷试验评价CFG桩复合地基承载力,进行了两组载荷板下不同厚度和材料垫层条件下的CFG桩复合地基垂直静载荷试验,对桩土反力进行了测试。根据试验结果和复合地基桩土共同作用的特性,研究了外荷载增加时不同厚度垫层条件下CFG桩复合地基桩土应力比、荷载分担比以及沉降的发展历程。认为垫层厚度和材料对CFG桩复合地基的承载力性状有很大影响,两者之间有个匹配问题。提出在CFG桩静载荷试验时,可以采用厚度为50～150mm的石屑+中粗砂、碎石+中粗砂或碎石+石屑垫层,桩间土的承载力发挥系数为0.75～1.0。

多桩型复合地基试验研究

将碎石桩与CFG桩组成的多桩型复合地基用于沿海软土地基的处理,探讨了其加固机理。通过多桩型复合地基载荷试验,测定了不同桩型及桩间土上的应力,分析了这种新型复合地基的桩土应力比的变化规律,为设计提供了可靠依据。实践表明,将碎石桩与CFG桩2种方法联合处理软土地基,可最大限度地发挥这2种方法的优点,使复合地基的承载力得到大幅度的提高。

CFG桩桩身材料强度试验研究

通过材料实验，对大掺量Ⅲａ级粉煤灰素混凝土构成的ＣＦＧ桩桩身材料进行力学性能方面的试验研究，主要探讨抗压强度与材料配比、龄期之间的关系。实验结果表明，大掺量Ⅲａ级粉煤灰素混凝土作为桩身材料，在突破传统限制粉煤灰取代水泥率的条件下，仍可达到设计要求的抗压强度。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基对于软基的加固效果研究

在中国软土地区的高速公路建设中,经常面临着土体压缩性大,承载能力弱的问题。为了改善软土路基承载力低、压缩性大的力学性质,依托福州市一个路桥过渡段水泥粉煤灰碎石(cement fly ash gravel, CFG)桩复合地基工程,运用MIDAS GTS/NX建立纵断面模型,分别建立天然地基与CFG桩复合地基模型,进行静力固结分析。提取相同位置的沉降值,与横断面模拟沉降值以及现场沉降监测数据进行对比分析,结果显示:CFG桩复合地基的沉降比天然地基减小了13.6 cm,且纵断面模型模拟沉降结果与横断面模拟沉降值以及现场监测结果基本一致,沉降变化趋势也相近,说明CFG桩复合地基加固软基的有效性以及有限元模拟的可靠性。研究结果可为软土地基的加固工程提供一定的理论参考与借鉴。

盐渍化软弱土地基处治措施对比分析

为了综合提高西北地区盐渍化软弱土地段公路地基处理的工程质量,以嘉—安一级公路盐渍化软弱土地段的地基处治项目为工程依托,通过MARC有限元数值计算分析、现场实际监测数据结果以及地基处治措施的社会经济效果评价,研究了适用于西北盐渍化软弱土地基处治的合理措施.结果表明,在处理该特殊土地基时,水泥粉喷桩、强夯置换、振动沉管挤密砂石桩都符合规范要求;从处治效果上来看,后两者的效果要优于水泥粉喷桩,振动沉管挤密砂石桩的效果最好;从社会经济效益评价结果来看,强夯置换在处理盐渍化软弱土地基时的费用最低,最省时,经济效果明显.

利用正交试验分析进行CFG桩复合地基优化设计

通过对CFG桩复合地基的主要设计参数 (桩径、桩长及桩间距 )的正交试验计算 ,分析了其主要设计参数对地基处理效果的显著性影响水平 。