顶部加箍碎石桩极限承载力上限分析

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1、第36卷第6期岩土力学Vol.36No.62015年6月RockandSoilMechanicsJun.2015DOI：10.16285/j.rsm.2015.06.035顶部加箍碎石桩极限承载力上限分析王纯子，陈昌富，赵阳（湖南大学岩土工程研究所，湖南长沙410082）摘要：针对软土区顶部加箍碎石桩复合地基，根据理论上较为严密的极限分析上限法，通过构建协调的速度场，综合考虑土重和加箍段桩侧摩阻力等因素的影响，基于能量平衡原理推导出了单桩极限承载力递推计算公式。在此基础上，利用随机优化搜索方法搜索出临界滑

2、裂面，从而获得更为合理、严密的顶部加箍碎石桩极限承载力计算方法。最后，结合典型的工程实例进行了对比验证和参数分析，结果表明：计算结果与实测值、既有方法计算值相比相对误差在5.4%范围内，最优顶部加箍深度约为桩体半径的8倍，可为工程实践提供一定的参考。关键词：极限分析；复合地基；碎石桩；随机优化算法中图分类号：TU432文献标识码：A文章编号：1000－7598(2015)06－1801－06Upper-boundlimitanalysisofultimatebearingcapacityofupperge

3、osynthetic-encasedstonecolumnWANGChun-zi，CHENChang-fu，ZHAOYang(InstituteofGeotechnicalEngineering,HunanUniversity,Changsha,Hunan410082,China)Abstract：Basedontheupper-boundlimitanalysis,whichistheoreticallyrigorous,thebearingcapacityofthecompositefoundatio

4、nofuppergeosynthetics-encasedstonecolumn(UGESC)insoftsoilisanalyzedthroughconstructingtheconsistentvelocityfieldandconsideringtheeffectofgravityandskinfrictionoftheencasedsectionofthestonecolumn.AnequationforcalculatingtheultimatebearingcapacityofsingleUG

5、ESCisproposedbasedontheenergybalanceprinciple.Basedonthis,astochasticoptimalmethodisusedtosearchforthecriticalslidingsurface,andamorereasonableandrigoroussolutionforultimatebearingcapacityofUGESCisderived.Acasestudyisperformed,showingthattherelativeerrors

6、ofthecalculatedresultsarelessthan5.4%comparedtothepreviousresultsintheliteratures.Theoptimalvalueofupperencaseddepthisabouteighttimesthepileradius.Theprocedureproposedinthispapercanprovidecertainreferenceforengineeringpractice.Keywords:limitanalysis;compo

7、sitefoundation;stonecolumn;stochasticoptimalmethod果发现，其承载力明显高于普通碎石桩，且其破坏1引言[2]长度主要发生在顶部1～3倍桩径范围内。高明军工程实践中，碎石桩复合地基是广泛采用的一[3]和赵明华等利用极限平衡理论，假设剪切滑裂面为种软弱土地基加固形式。但在竖向荷载作用下，由双滑块破坏模式，分别导出了顶部加箍碎石桩承载于近地表一定深度内桩间土对碎石桩的侧向约束较力计算公式。但由于双滑块破坏模式计算精度不高，弱，桩顶部一定范围内会发生径向变形，极易产

8、生且滑裂面确定具有一定主观性，难以客观反映工程鼓胀破坏。若采用土工合成材料对碎石桩顶部一定[4][5]实际，为此，陈昌富等引入多滑块平衡法和优化范围进行围箍，使土工合成材料和桩间土体共同提方法，建立了顶部加箍碎石桩在深层鼓胀破坏模式供侧向约束力，则可有效地限制桩顶部侧向鼓胀变下的两种计算模型，得到了相应的承载力计算方法，形，进而提高桩身承载力。[6]以及最优加箍深度约为4倍桩径。此外，赵明华等[1]周志刚等研究了全长加筋碎石桩