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1、第20卷第2期四 川 水 力 发 电Vol.20,No.22001年6月SichuanWaterPowerJun.,2001碎石桩复合地基受力机理探讨梁 军(四川省水利水电勘测设计研究院,四川成都 610072)摘 要:根据理论研究与实测资料的分析比较,表明当复合地基的应力在桩、土之间的分配过程趋于稳定时,地基中应力的分布与集中已接近结束,此时的地基承载力便是极限承载力。复合地基的受力过程可分为三个阶段,其破坏类型与应力分布是否充分的程度有关,从而对复合地基的受力机理作了有益的探讨。关键词:复合地基;应力集中;承载力;受力机理;破坏中图分类号:TV5
2、53;TU753 文献标识码:B 文章编号:100122184(2001)02200762031 前 言限制,于是在土体中产生水平方向的附加应力,使复复合地基作为软基处理的一种手段,已在工程合地基形成相互制约的整体“土层”。考虑桩周土对中得到越来越多的应用,在技术实践中取得了长足桩柱的水平附加应力的作用,实际状态下单根碎石的发展,已成为地基处理中最常用和最有效的方法桩的承载力可用下式表示(不计桩、土自重):(P)(T)(T)之一。目前,许多单位正在开展复合地基纵向增强体Rc=Rc+KBõRs-KDõC(1)(如碎石桩
3、)与土体之间的应力分布与变形协调过式中 Rc,Rs——碎石桩、桩间土的承载力(kPa),程、桩土相互作用、整个地基的工作原理与破坏型式上角标(P),(T)分别表示实际受力状态与(T)(P)等各方面的深入研究,以进一步发展这一地基处理试验情形,且有,Rs=Rs;技术。笔者根据实测资料和理论分析,考虑桩周土对C——桩间土的凝聚力(kPa);碎石桩的围护作用,得到了复合地基应力分布与集KB——土对桩的压力影响系数,中的某些规律。当应力分布率(应力集中比对碎石桩11-sinUsUcKB=·〔1+2tg(45°+·tgUc〕;21+sinUs2应力的变化率)接
4、近或等于常量时,碎石桩的承载能式中的Uc,Us为桩、土的内摩擦角(°);KD为土压力系力发挥到了最大限度,应力分布的程度与加固后桩数。间土的承载力成反比。复合地基的受力过程可以分1-sinUs为三个阶段,其破坏类型与应力分布是否充分的程KD=2× 。1+sinUs度有关。随着上部荷载的施加,应力将逐步向桩体集中,复合地基中因碎石桩与桩周土变形性能的差由式(1)可得:异,使得碎石桩的压缩性明显低于周围土体,因而碎(P)(T)KDõCX=X+KB-(T)(2)石桩将比土体承受更多的荷载。上部荷载作用于复Rs合地基的附加应力随桩、土变形的协调发展而逐渐(P
5、)(T)(P)Rc(T)Rc式中 X=(P),X=(T)。集中到桩体上,两者应力分担的多少常用应力集中RsRs(P)(T)X,X分别为实际受力状态和试验情况比X表示。X值在复合地基设计中是一个重要的参下的应力集中比,其余符号意义同前。数,一般通过桩、土应力(承载力)的比值求得。研究表明,应力集中比所反映的理论内涵较为复杂,也比(T)KDõC当桩间土加荷量Rs逐步增加时,(T)一般Rs较深刻,它不仅与碎石桩和桩周土的性质、置换率、很小,故式(2)可近似写成:加荷阶段等因素有关,而且在一定程度上反映了复(P)(T)(P)(T)X=X+KB或X-X=KB(
6、3)合地基受力机理的本质过程,以及桩、土各自的力学式(3)表明,在载荷试验情况下通过桩柱和桩性能和两者的相互作用。应力集中比X值的变化必(T)间土的承载力比值X与实际单桩受力时的应力集然记载了复合地基应力及变形规律的某些本质特征。(P)中比X有差别,后者既反映了桩2土共同受力的特2 复合地基的应力集中与分布点,又与它们各自的力学性质及加荷阶段等因素有地基土体在基底压力作用下,将产生竖向附加关,式(2)后二项实际上已表达了这种内在关系。应力和沉降,但由于碎石桩的约束,这种沉降又受到根据一些工程载荷2沉降曲线(即P～S或Rc～收稿日期:200020321
7、0S曲线)实测资料的分析,作出实际单桩应力集中比76(P)(P)X与实际单桩应力Rc的关系曲线,见图1。有些资料表明该曲线呈上凹型,有些实际曲线则是递增型,说明应力集中比在整个加荷阶段是不断变化的,但都存在一个共同的特点:上凹型曲线有一极小值点C;递增型曲线有一近于水平之驻点C,自C点以后,X值随Rc的变化总是一种递增函数,即满足:X(Rc2)≥X(Rc1)(Rc2≥Rc1)时(4)资料分析表明,在碎石桩载荷达到极限(或破坏)应力后,这种关系便不复存在。表1为几项工程图1 单桩应力与应力集中比和应力分布之间的关系图实测(或计算)的应力集中比与载荷应力
8、的对应关系。表1 应力集中比与载荷应力关系表工程名称应力与应力集中比曲线型式碎石桩应力 ökPa95.41
