Residual settlement calculation of geocell cushion over gravel piles

The calculation of residual settlement of bidirectional reinforced composite foundation, which is composed of geocell cushion over gravel piles, was studied. The geocell cushion was modeled as a thin flexible plate with large deflection. Based on the Kirchhoff hypothesis, the governing differential equations and boundary conditions of the deformation of geocell cushion under working load were founded using von Karman method and solved by Galerkin method. On theses bases, the gravel piles and inter-pile soils were assumed as Winkler ground with variable spring stiffness so as to execute the approximate calculation of the residual settlement of the bidirectional reinforced composite foundation. The calculation method was verified by two laboratory experiments concerning settlement of embankments. One experiment was with just geocell cushion installed to treat the soft clay under embankments; another one was with both geocell cushion and gravel piles installed. The results show that the calculated settlement curve and the maximum settlement are closed to the observed ones.

Experiments of Multi-element Composite Foundation with Steel Pipe Pile and Gravel Pile

A set of serf-developed apparatus for foundation physical model were utilized to conduct model tests of the multi-element composite foundation with a steel pipe pile and several gravel piles. Some load-bearing characteristics of the multi-element Composite foundation, including the curves of foundation settlement, stresses of piles, pile-soil stress ratio, and load-sharing ratio of piles and soil, were obtained to study its working performances in silty sand soil. The experimental results revealed that the multi-element composite foundation with steel pipe pile and gravel pile contributed more than the gravel pile composite foundation in improving the bearing capacity of the silty fine sand.

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.

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。

含碎石芯软黏土复合试样大三轴试验研究

以拟建的某水电站碎石桩地基处理为背景,研发了能提高重塑软黏土固结效率、减小试样扰动的含碎石芯软黏土复合试样的室内试验制样方法,开展了不同围压和碎石芯置换率的复合试样室内大三轴试验研究.研究表明,复合试样在较小围压下表现出应变硬化特性,在较高围压下则基本呈现软化特征,且碎石置换率越小,软化特征越明显,相同围压时,复合试样的初始变形模量随试样面积置换率的增大而增大;在高围压和低置换率时,软黏土碎石芯复合试样的剪切破坏面明显,在低围压和高置换率时,复合试样中部出现较明显的鼓胀现象,碎石芯最大鼓胀量总体随着围压和置换率的提高而增大.规范方法高估了复合试样(地基)的内摩擦角,面积置换率越大,规范计算值与试验结果的差值越大.高围压下传统应力叠加法高估了软黏土振冲置换碎石桩复合地基的承载能力,低估了复合地基的沉降,置换率越高,相同轴向应变时与复合试样大三轴试验的偏应力误差越大.

南宁盆地特殊地层静压随钻跟管桩承载特性现场试验及数值模拟研究

随钻跟管桩(简称DPC桩)是一种钻孔-沉桩-排土同步进行的无泥浆排放的节能环保型大直径新型非挤土PHC管桩。为探究随钻跟管桩在南宁盆地特殊地层的适应性及承载特性,开展了现场原位试验、数值模拟分析,分析了这种新桩型的承载性能优势、桩侧摩阻力分布特征、荷载传递特性。得出如下结论:原位静载试验中,各试验桩荷载-沉降曲线呈缓变型,且承载性能均满足设计要求,桩身回弹率较高,各试验桩仍具有较大的承载潜力;桩身轴力沿桩身近似呈线性递减,桩端荷载约占桩顶荷载的20%~30%,桩侧摩阻力分担了70%~80%的桩顶荷载;桩侧摩阻力沿桩身深度分布均表现出了两头小、中间大的规律,随着荷载增加,桩侧摩阻力逐渐下移。可见,该桩型在南宁盆地特殊地层具有良好的适应性。

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.

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。

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。

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。

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。

碎石桩联合土工织物施工技术在软土地基施工中的应用研究

以某软土地基公路路段为例,研究探讨了碎石桩联合土工织物施工技术在软土地基施工中的应用。论文对碎石桩联合土工织物施工技术的施工工艺和步骤进行详细介绍,并通过施工后期的沉降监测和不同处理技术的沉降数据的对比分析,验证了该施工技术的有效性。

应急抢险修复工程中砂卵石地层的振冲挤密桩技术研究

研究通过采用砂砾料预筛分、振冲地基顶部预加固、旋挖钻引孔及采用新型进口大功率振冲器等,有效减少了振冲桩造孔及振冲过程对地层的扰动。当荷载值为350 kPa时,振冲挤密桩的沉降量仅为49.21 mm,远小于允许最大沉降量。同时,振冲挤密桩的单桩复合地基承载力特征值的平均值为160 kPa,其满足设计要求。由此可知,研究提出的施工方法可有效保证砂卵石地层振冲挤密桩的施工质量。

碎石注浆桩施工技术在高速公路中的应用

为研究碎石注浆桩施工技术在高速公路工程施工中的运用,论文结合实际工程,阐述了碎石注浆桩施工技术的工程特性,重点对碎石注浆桩的钻孔、清孔、投石、注浆等施工过程中的技术要点进行研究,并及时对碎石注浆桩施工质量进行检测。研究结果表明,在公路施工中采取碎石注浆桩施工技术,可以提高路基整体承载力和结构强度。

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。

基于三维点云模型的料堆体积计算方法

针对砂石料堆堆放不规则,体积质量难以计算等问题,本文提出一种基于三维激光扫描技术的砂石料堆体积检测方法。首先,利用三维激光扫描仪对砂石料堆进行点云数据采集;其次,对点云数据进行预处理得到部分完整的点云数据并进行补完;然后,对砂石料堆目标表面点云数据提取;最后,利用分割法对砂石料堆进行网格划分并求取平均高度,据此求得整个砂石料堆的体积。通过对某砂石料仓的检测,验证了本文所提出方法的实用性和便捷性。

高速公路软土地基快速施工处理技术对比研究

结合高速公路软土地基加固处理项目,建立三个试验段分别采用粉喷桩、碎石桩、塑料排水板三种方式进行加固处理,详细介绍了每段软土地基快速施工处理要点与设计方案,并对比分析三种处理方案下路基沉降、路基侧向变形和超孔隙水压变化情况。结果表明:相比于塑料排水板,粉喷桩与碎石桩加固处理后的路基沉降值明显减小,超孔隙水压值降幅也较大,对于路基沉降和超孔隙水压控制效果较好;粉喷桩加固的地基侧向变形明显低于后两种,地基稳定性更好;这三种处理方案均具有一定的加固效果,粉喷桩的加固效果最好,碎石桩次之,塑料排水板的加固效果较差,因此可优先选用粉喷桩和碎石桩处理技术。

振动沉管碎石桩机系统中桩管疲劳强度分析

针对振动沉管碎石桩机系统中桩管在施工时易产生疲劳裂纹的问题展开分析研究。文章以振动力学为基础,利用动力学公式计算了桩管的固有频率与疲劳强度,分析了提高桩管疲劳强度的措施。所提措施为振动沉管碎石桩机中振动锤与桩管的设计与选型提供参考,可避免产生共振危害。

碎石桩在市政道路软土地基处理中的应用研究

文章以某市政道路软土地基为研究对象,通过有限元软件建立碎石桩三维模型,分析了软土地基弹性模量、黏聚力及碎石桩置换率对鼓胀变形不同指标的影响规律,并通过现场监测获得了地表沉降、孔隙水压力情况等。研究表明,碎石桩鼓胀变形先增大后减小直至趋于稳定,加载量低于100 kPa,鼓胀变形较小,当加载量超过200 kPa,碎石桩鼓胀变形显著增大;增加软土地基黏聚力可有效控制鼓胀变形,还可使发生鼓胀变形的峰值位置逐渐下移;碎石桩置换率不应低于0.25;碎石桩处理措施能有效加固该工程软土地基。