复合地基加固技术理论课件.ppt

第8章复合地基加固技术理论第1节复合地基作用机理研究（4）加筋作用：各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚度外，还可以用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑能力。2.破坏模式研究三种破坏形式:一是桩间土首先破坏而发生复合地基全面破坏；二是桩体首先破坏而发生全面破坏；三是同时发生破坏。实际主要是第2种。破坏模式分以下四种：如图所示复合地基破坏模式图（a）刺入（b）膨胀（c）整体剪切（d）滑动（1）刺入破坏模式：桩体刚度较大，地基土强度较低时易发生；桩体发生刺入破坏后，不再承担荷载，进而引起桩间土发生破坏。（2）膨胀破坏模式：在荷载作用下桩间土不能提供足够的围压来阻止桩体发生过大的侧向变形，从而产生桩体的膨胀破坏。散体桩易发生。（3）整体剪切破坏模式：在荷载作用下，复合地基进入塑性变形，在滑动面上桩体和土体均发生剪切破坏。（4）滑动破坏模式：在荷载作用下，复合地基沿某一滑动面产生破坏。在滑动面上，桩体和土体均发生剪切破坏。影响破坏模式的因素：（1）不同桩型：碎石桩易膨胀破坏；混凝土桩易刺入破坏。（2）对同一桩型，桩身强度不同时会有不同的破坏形式：对水泥搅拌桩，当水泥掺入量较小（5%）时，易发生膨胀破坏；中档（15%）时整体剪切破坏；较多（25%）时易刺入破坏。（3）对同一桩型，土层条件不同：浅层软粘土，碎石桩发生剪切或膨胀破坏，在较深层有软粘土层时可能发生局部膨胀破坏。如图所示。3.桩土应力比研究:桩土应力比是复合地基设计的重要参数,关系到复合地基承载力和变形的计算。影响因素较多因此仍是有待研究的问题。主要影响因素：（1）荷载水平：桩土应力比与荷载大小存在一定关系，如图。荷载初期桩土间应力较均匀，差别很小，随着荷载增加，变形增大，地基中的应力逐渐向桩体集中，应力比随荷载的增大而增大。随着荷载的逐渐增大，桩体首先进入塑性状态，桩体变形加大，桩上应力就会逐渐向桩间土转移，桩土应力比减小，直至共同进入塑性状态。（2）桩土模量比：随着桩土模量比的增大，桩土应力比近似呈线性增加。如图所示。（3）面积置换率：桩体横截面积与桩体所承担的复合地基面积的比。国内外学者用有限元方法计算分析表明，随着置换率的增大，应力比将减小。如图所示。（4）原地基土强度：强度愈高，桩土应力比愈小。（5）桩长：如图所示桩土应力比随桩长的增大而增加，但当桩长达到某一值后，应力比几乎不再增加，即存在临界长度，当桩长超过该值后，再增加桩长也无助于提高本身的承载力。（6）时间：如图所示在荷载作用下，桩间土会产生固结和蠕变效应，会使荷载向桩体集中，增大桩土间的应力比。荷载愈大，时间影响愈明显。4.桩土应力比的计算研究：目前还没有完善的计算模式，但国内外学者通过大量试验研究提出的计算公式很多，以下是典型的几种：（1）模量比公式：假定在刚性基础下，桩体和土体的竖向应变相等，则桩土间的应力比可用模量比来表示，与实际有出入。（2）Baumann公式：根据桩体和桩周土的侧向力及径向膨胀量间的关系，并假定桩体总体积保持不变，提出碎石桩或砂桩复合地基桩土应力比计算公式：n=Ep/（2*kp*Ln（R0/r0）*Es）+ks/kp式中r0、R0----分别为桩半径、每根桩所分担的加固面积折算半径；ks----桩间土侧压力系数，介于被动土压力和静止土压力系数之间；对软土为1.25~1.5;kp----桩的侧压力系数,对于碎石桩为0.40~0.45,对于砂桩为0.35~0.4.Ep、Es----分别为桩和桩间土的压缩模量.（3）Priebe公式：假设地基土为各向异性，基础为刚性；桩体长度已达硬土层。由此推导的应力比计算式：n=(1/2+f（，m))/(tg2(45-p/2)*f(，m))式中:p---碎石桩碎石的内摩擦角.f(,m)=(1-2)(1-2)(1-m)/[(1--22)(1-2+m)]----地基土的泊松比;m----置换率;。（4）Rowe剪胀理论的改进公式：国内学者应用Rowe应力剪胀理论，把碎石桩看成轴对称的圆柱，提出如下计算：n=p*（kp+1）/[s*（ks+1）]如不考虑桩间土的剪胀性，则上式可变为：n=（kp-2p）/（ks-2s）式中kp、ks----分别为桩体和桩间土的被动土压力系数；p、s----分别为桩体和桩间土的泊松比。第2节复合地基承载力和变形理论研究1.散体桩承载力计算理论在承受荷载时,将对桩周土产生水平方向的侧挤压力,一旦侧挤压力超过桩周土的侧限阻力,桩体将发生破坏。因此桩周土可能发挥的侧限能力决定了散体材料桩的极限承载力。目前确定的计算方法主要是通过荷载试验或根据膨胀破坏模式推导的公式。主要有如下几种：（1）侧向极限应力法：桩体发生膨胀，桩周围土进入塑性状态，由侧向极限应力即可算出单桩的极限承载力。一般表达式为：f