刘猛[1]2016年在《“土工格室+碎石桩”复合地基承载特性及变形计算研究》文中提出双向增强复合地基因可兼顾水平加筋体与复合桩基两者的优点,近年来越来越受到工程界的认可,其中,“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基,因其对软土地基良好的处治效果,以及在施工成本与时效方面的优势,被广泛应用于高速交通领域的地基处理。然而,目前其理论研究仍处于研究的初级阶段,特别是“路堤-格室垫层-桩土加固区”共同作用方面尚有待进一步研究。为此,本文在国家自然科学基金“散体材料桩复合地基承载机理及其按变形控制设计理论研究”(51078138)的资助下,通过理论分析,结合室内模型试验,对路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基承载机理及其变形计算方法进行深入系统的研究。本文首先分析了路堤土拱效应的产生机制,总结了土工格室加筋垫层的作用机理,探讨了刚性桩、柔性桩与散体材料桩的受力变形机理,在此基础上,对叁者组成的“路堤-加筋垫层-桩土加固区”体系的共同变形机理以及荷载传递机制进行了深入研究,提炼出了以各部分的荷载分配与差异变形关系为主要研究对象的研究思路。其次,针对路堤土拱荷载分配机制,在传统的路堤土拱“土柱模型”的基础上,考虑内、外土柱摩阻力与应力状态以及相对位移的关系,构建了土柱模型的荷载传递模式,采用自变量转换的方式,结合路堤底部的边界条件,得到路堤底面内、外土柱相对位移(桩土差异沉降)与荷载分配的函数关系;针对刚性桩复合地基荷载传递规律,引入桩土界面双曲线模型,得到桩土荷载传递控制方程,利用自变量转换,将控制方程转化为关于桩身应力与桩土相对位移的微分方程,结合桩顶与桩端各阶应力边界条件,获得桩身应力的级数解,结合改进的路堤土柱模型,提出路堤荷载下刚性桩复合地基桩土应力比与沉降的计算方法。再次,针对土工格室的受力特点,考虑路堤与桩土加固区对格室体的水平约束,对传统弹性地基板模型进行改进,将桩、土视为不同刚度的弹簧,在格室上下表面设置水平弹簧来考虑格室界面摩阻力,同时考虑薄板纵横耦合变形,推导出格室体的挠度与中面水平位移的控制方程组,利用Bessel复变函数对该微分方程组进行求解,得到格室体挠曲与水平中面位移的解析解,从而导得双向增强复合地基桩土应力比与沉降的计算公式;深入分析柔性基础下碎石桩桩身承载变形机理,考虑碎石桩的整体性,构造碎石桩横截面径向位移模式,获得截面剪应力分布,考虑其二阶效应对碎石桩的围限作用,同时基于剪应力互等定理导出柔性基础下碎石桩复合地基荷载传递模式,基于Hook定律获得碎石桩变形控制方程,继而获得柔性基础下下碎石桩复合地基沉降与桩土应力比计算方法。最后,结合所得到的路堤、格室垫层以及碎石桩桩土加固区叁者的荷载分配与差异变形之间的函数关系,基于桩顶处的应力与变形协调条件,建立“路堤-格室垫层-碎石桩复合地基”共同作用模型,提出路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基变形计算方法,在迭代计算过程中还考虑了格室界面正应力对摩阻效应的影响;基于相似理论课题组设计并完成一组室内模型试验,验证本文理论和计算方法的正确性,并进一步探讨路堤荷载下“土工格室+碎石桩”双向增强复合地基的承载和变形机理。
赵明华, 龙军, 张玲, 马缤辉, 何腊平[2]2013年在《不同型式复合地基试验对比分析》文中研究指明基于相似理论,设计并完成了土工格室加筋垫层、砂井、散体材料桩、柔性桩等九组复合地基模型试验,并对其加固效果进行对比分析,分析结果表明:水平加筋垫层的设置可扩散上部荷载,提高复合地基承载力,土工格室的加强效果优于土工格栅;桩体复合地基须考虑群桩效应的影响,其承载能力明显好于加筋垫层复合地基;不同加载范围下桩和土体的承载能力发挥程度不同,单桩加载下桩体承载能力发挥较叁桩、七桩加载时大,碎石桩桩顶桩土应力比>碎石桩+土工格栅>碎石桩+土工格室,而柔性桩+土工格室的桩顶桩土应力比>柔性桩+土工格栅>柔性桩;砂井和各种型式的碎石桩复合地基桩底桩土应力比在1左右,各种型式的柔性桩桩底桩土应力比较大,最大达24;软基浅部较深部孔隙水压力大、消散速度快;桩体复合地基孔隙水压力较土工格室复合地基和软土地基小,砂井和碎石桩复合地基的排水速度明显快于柔性桩复合地基。
马缤辉[3]2011年在《土工格室+碎石桩双向增强复合地基承载特性及沉降计算研究》文中研究说明土工格室+碎石桩双向增强复合地基作为一种新型的软基处治方法,因其良好的工作性能获得了工程界的青睐,目前在公路软基处治、铁路路基加固、油罐地基加固等工程中得到了广泛应用,并取得了良好的加固效果,但是该处治方法的理论研究尚欠成熟。为此,本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)项目“大面积不均匀公路软弱地基按沉降控制双向增强处治技术”(2006AA11Z104)、国家自然科学基金项目(51078138)及湖南大学博士学位论文选题资助项目,从土工格室+碎石桩双向增强复合地基的承载机理分析、固结分析、桩土应力比计算、沉降计算等方面出发,通过理论分析和室内模型试验并结合工程实际进行较深入系统的研究。本文首先针对土工格室和碎石桩复合地基的作用机理进行探讨,在此基础上对两者组合而成的双向增强复合地基的作用机理进行分析；对土工格室加筋垫层和碎石桩复合地基承载力计算方法进行总结,考虑土工格室与碎石桩复合地基两者相互作用,并结合碎石桩的固结效应,探讨了土工格室+碎石桩双向增强复合地基承载力计算方法。同时基于轴对称空间问题的弹性理论,选取不同的桩土单元,推导出碎石桩复合地基桩土应力比计算公式,并在此基础上考虑碎石桩叁维轴对称固结模式,基于桩体和土体的应力时效特征,推导考虑时效的复合地基桩土应力比计算公式,并通过算例验证该解答的合理性。其次,针对土工格室+碎石桩双向增强复合地基变形特点,探讨了其变形机理并总结了已有的沉降计算方法；在此基础上,考虑碎石桩复合地基桩土刚度差异并不大,将其视为一复合土体,土工格室加筋垫层则视为置于Winkler地基上的弹性地基梁(称为土工格室梁),同时考虑土工格室加筋垫层与碎石桩复合地基之间的切向摩阻力,提出了土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算模型,推导出土工格室+碎石桩双向增强复合地基变形计算的控制方程,并结合微分算子级数法求得相应的解析解,由此导得了土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算公式。算例分析表明该解析解是正确合理的,进一步的参数分析表明,复合土体的法向和切向弹簧刚度对土工格室+碎石桩双向增强复合地基的变形有较大影响,土工格室加筋垫层的力学参数如弹性模量等及几何参数如高度等则影响较小。再次,根据前述土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算的弹性地基梁模型,引入分步计算法概念,首先考虑各种竖向荷载下土工格室梁的挠度计算,推导并汇总了工程中常见竖向荷载下土工格室梁的挠度解答,然后考虑土工格室梁的实际变形曲线特征,建立切向相对位移与挠度之间的关系式,并推导出相应土工格室梁的切向相对位移的解答,最后将地基反力和切向摩阻力作为荷载作用于土工格室梁上,导出土工格室梁的最终变形并进一步导得土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算公式。算例分析验证了分步计算法计算结果与前述解析解的一致吻合性,表明分步计算法切实可行。基于前述土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算的弹性地基梁模型,从能量角度出发,根据最小势能原理,建立考虑切向摩阻力的土工格室梁挠度方程,并引入合适的位移函数,导出考虑切向摩阻力作用时土工格室梁的挠度解答并进一步导得土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算公式。算例分析表明该解答计算结果与前述解析解一致,表明该能量法解答切实可行,亦进一步完善了土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算的方法体系。最后,根据相似理论,设计并完成了单纯软土地基、袋装砂井地基、土工格室加筋复合地基、碎石桩复合地基、土工格栅+碎石桩复合地基和土工格室+碎石桩复合地基等六组室内模型试验,并对试验成果进行了分析,从静载试验、应力分布、桩土应力比和孔隙水压力分布规律等方面探讨了袋装砂井地基、碎石桩复合地基、土工格栅+碎石桩复合地基和土工格室+碎石桩复合地基等的承载变形机理以及排水固结特点,并利用模型试验数据对前述沉降计算理论进行了验证分析。结果表明,土工格室加筋垫层可有效扩散和均化上部荷载,减小地基的总沉降和不均匀沉降；碎石桩桩顶应力集中效应明显,可有效加速地基排水固结；土工格室+碎石桩复合地基可有效提高地基承载力,降低桩土应力比,同时能够加速软基排水固结,减小地基沉降和不均匀沉降。此外,基于前述土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降计算的理论方法所得结果与室内模型试验实测结果吻合较好,也进一步验证了本文理论成果的合理性和可行性。
陈艳平, 赵明华, 陈昌富, 姚琪阳[4]2006年在《土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基相似模型试验》文中指出为深入研究土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一新型多元复合地基加固体系的承载力和沉降变形机理,应用量纲分析法推导了土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基模型试验的相似准则,根据相似理论设计和完成了3组具有可比性的模型试验,获得大量荷载-沉降、桩土应力比和应力分布数据。试验结果分析表明:在土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一水平向-竖向多元复合地基共同作用的加固体系中,结合了土工格室碎石垫层的水平向增强体作用和碎石桩的竖向增强体作用;土工格室碎石垫层和碎石桩复合地基相互作用,共同工作构成的荷载传递和支撑体系是其提高承载力,减少沉降和差异沉降的主要机理。
陈艳平[5]2003年在《土工格室碎石垫层+碎石桩复合地基模型试验研究》文中认为随着我国高速公路建设的迅猛发展，软土路基处理技术日新月异。土工格室是一种新型的叁维立体加筋材料，用于软土路基处理具有广阔的应用前景，然而对其加固机理尚缺乏深入了解，因此，本文以京珠高速公路临长路段软土路基处理工程为依托，结合湖南省交通厅科技攻关项目“临长高速公路软基处理”课题，对土工格室加筋碎石垫层+碎石桩复合地基联合加固软土路基进行比较深入的研究。 本文首先在借鉴前人研究成果的基础上，深入探讨了土工格室垫层的强度特性和承载机理，然后应用相似理论的相关原理，采用量纲分析法导得了土工格室垫层+碎石桩复合地基模型试验的相似准则，设计并完成了叁组模型试验，获得大量具有价值的实测数据；结合试验数据以及相关理论分析，揭示了土工格室加筋碎石垫层提高软基承载力，减少沉降和不均匀沉降的工作机理，土工格室加筋碎石垫层+碎石桩复合地基体系中垫层与碎石桩复合地基相互作用，共同工作，改善软土力学性能的机理并指出了桩土应力比维持在较高水平的原因；找出了软基由刺入破坏转变为带过量沉降的侧向挤出破坏的主要原因是土工格室加筋碎石垫层的存在，并针对带过量沉降的侧向挤出破坏特点，提出采用滑块平衡法进行土工格室垫层作用下的软土路基稳定性计算分析；并在平面应变假设下，提出将土工格室垫层简化为Winkler地基上有限长梁的沉降计算方法并给出算例和分析。
赵明华, 杨明辉, 吴亚中, 陈艳平[6]2005年在《土工格室+碎石桩复合地基承载机理及其试验研究》文中研究说明首先利用相似理论的方法,设计完成了单纯软基、土工格室垫层加固软基、土工格室+碎石桩复合地基室内3组对比模型试验。在此基础上,根据荷载-沉降曲线、桩土应力比以及孔隙水压力的试验数据对比,系统分析了土工格室+碎石桩复合地基的承载性状及作用机理,最后结合土工格室的受力特点,提出该类复合地基承载力计算公式。
廖连海[7]2014年在《基于能量原理的土工格室+碎石桩复合地基沉降计算》文中指出土工格室+碎石桩双向增强复合地基是在竖向碎石桩顶部铺设土工格室水平加筋垫层组合而成的新型复合地基技术，能充分发挥水平向加筋体复合地基和竖向碎石桩桩体复合地基两种复合地基的优点，正广泛应用于公路和铁路等工程的软基处治中，并取得了良好的处治效果。但目前有关土工格室+碎石桩复合地基的设计计算理论仍落后于工程实践而尚不完善，尤其是沉降机理及其计算方法有待深入研究。为此，本文基于已有的双向增强复合地基研究基础和成果，通过理论研究、数值模拟及工程案例分析，进一步探讨了土工格室+碎石桩双向增强复合地基的沉降机理及其计算方法，主要工作如下：首先，在总结和归纳已有水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基的沉降机理与计算方法基础上，进一步探讨和分析了土工格室+碎石桩双向增强复合地基的沉降机理与承载特性。其次，针对土工格室+碎石桩双向增强体复合地基的承载变形特性，只考虑土工格室加筋垫层的抗拉刚度，将其视为弹性地基薄膜，而碎石桩和桩间土则视为不同刚度的弹簧体系，同时考虑筋土界面的摩阻效应，采用叁角函数导得位移形函数并建立出总势能方程后，由最小势能原理求得了土工格室+碎石桩双向增强复合地基的沉降计算公式。结合工程算例的对比分析结果验证了所取位移形函数及能量法解答的合理性与正确性，进一步的参数分析结果表明：法向地基反力系数k、筋土界面切向摩阻力kd、土工格室加筋垫层的高度h与模量E、以及均布荷载p等均对土工格室+碎石桩双向增强复合地基的沉降具有一定的影响。最后，基于ADINA建立了土工格室+碎石桩复合地基二维数值分析模型，经算例对比分析，验证了模型的正确性，进而获得了荷载水平、土工格室加筋垫层的高度与弹性模量等参数对土工格室+碎石桩双向增强复合地基沉降的影响规律曲线，可供工程实践参考。
袁江雅[8]2009年在《土工格室+碎石桩复合地基承载机理研究》文中研究指明基于土工格室与碎石桩的作用机理,探讨土工格室垫层+碎石桩复合地基的承载机理,分析土工格室垫层对碎石桩复合地基承载力的提高作用。针对格室垫层与碎石桩相互作用构成荷载传递和支撑体系提高软基承载力的特点,提出该类复合地基承载力的简单计算方法,并通过室内模型试验加以验证。研究结果表明,实测的因土工格室垫层设置引起的地基承载力增值与本文方法计算值较吻合;在荷载作用后期,土工格室筋材拉力向上分力引起的复合地基承载力提高,在工程应用中宜予以考虑。
赵明华, 张玲, 邹新军, 赵衡[9]2009年在《土工格室-碎石桩双向增强复合地基研究进展》文中研究说明介绍了土工格室-碎石桩双向增强复合地基这一新型地基处理方法的处治技术及其特点,在分别对碎石桩复合地基和土工格室加筋体工作机理进行研究的基础上探讨了土工格室-碎石桩双向增强复合地基的加固机理,简要总结了土工格室-碎石桩双向增强复合地基试验研究、数值分析及双向增强复合地基的设计计算理论的研究现状。最后讨论了土工格室-碎石桩双向增强复合地基尚需进一步研究的问题。
蒋鹏飞, 赵明华, 杨明辉, 陈昌富, 陈艳平[10]2004年在《土工格室+碎石桩复合地基室内模型承载试验研究》文中指出针对前人试验模型的不足 ,根据相似理论 ,以某高速公路土工格室 +碎石桩复合地基为原型 ,设计完成了一组大型对比室内模型。并在大量试验数据的基础上 ,对其承载机理进行了深入探讨 ,得到了有益的结论 ,对土工格室 +碎石桩复合地基的作用机理的认识具有一定的参考意义
参考文献：
[1]. “土工格室+碎石桩”复合地基承载特性及变形计算研究[D]. 刘猛. 湖南大学. 2016
[2]. 不同型式复合地基试验对比分析[J]. 赵明华, 龙军, 张玲, 马缤辉, 何腊平. 岩土工程学报. 2013
[3]. 土工格室+碎石桩双向增强复合地基承载特性及沉降计算研究[D]. 马缤辉. 湖南大学. 2011
[4]. 土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基相似模型试验[J]. 陈艳平, 赵明华, 陈昌富, 姚琪阳. 中国公路学报. 2006
[5]. 土工格室碎石垫层+碎石桩复合地基模型试验研究[D]. 陈艳平. 湖南大学. 2003
[6]. 土工格室+碎石桩复合地基承载机理及其试验研究[J]. 赵明华, 杨明辉, 吴亚中, 陈艳平. 公路交通科技. 2005
[7]. 基于能量原理的土工格室+碎石桩复合地基沉降计算[D]. 廖连海. 湖南大学. 2014
[8]. 土工格室+碎石桩复合地基承载机理研究[J]. 袁江雅. 铁道科学与工程学报. 2009
[9]. 土工格室-碎石桩双向增强复合地基研究进展[J]. 赵明华, 张玲, 邹新军, 赵衡. 中国公路学报. 2009
[10]. 土工格室+碎石桩复合地基室内模型承载试验研究[J]. 蒋鹏飞, 赵明华, 杨明辉, 陈昌富, 陈艳平. 中南公路工程. 2004
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