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1、材料与装备GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.2散体材料桩复合地基室内模型试验研究1,21,2王仙芝郑俊杰(1.华中科技大学土木工程与力学学院2.华中科技大学控制结构湖北省重点实验室)摘要通过自行研发的试验装置,对散体材料桩群桩复合地基进行室内模型试验,从而得出了它们的一些工作性状:复合地基的荷载沉降曲线特征、桩和土的应力特点、桩土应力比特点、荷载分担比曲线特征等。从试验结果看出,在处理粉细砂类土,碎石桩稍优于砂桩。此外,还将碎石桩与砂桩进行比较,得出散体材料桩复合地基的一些共性,为散体材料桩复合地基的理论研究与工程应用提
2、供了一些参考。关键词散体材料桩复合地基模型试验桩土应力比荷载分担比碎石桩加固软基的方法是一种开发比较早的地的试验数据,探讨了路堤沉降与路堤高度的关系、桩[1]基加固处理技术。这种方法施工机具简单,操作土应力比与加载次数的关系及桩身应力与桩侧摩阻[9]容易,材料来源广泛,造价比较低廉,已被广泛应用力沿桩埋深的关系;WoodD等通过变碎石桩桩于坝基、道路、建筑工程场地的软土地基加固和液化径、桩长、桩距来揭示碎石群桩复合地基的荷载传递地基的液化处理,是一种适合我国国情的适用性较及变形规律,并将数值摸拟与物理摸拟相结合,从而强的技术。它和砂桩桩身材料有相似之处,均属于
3、进一步补充和验证碎石桩复合地基的加固机理。以散体材料桩。上仅仅是对碎石桩复合地基作了一些试验研究工而砂桩法最早兴起于欧洲,当时主要用来加固作,并都是为了摸拟一定的工程地质条件而完成的,海积软土地基,后传入我国,在我国东南沿海地区,而对散体材料桩复合地基的共同工作特性的研究目[10-11]大量采用此方法加固饱和软土地基,取得了良好的前还很少。[1]经济、社会效益。近十多年来,砂桩法在我国工因此,为了进一步揭示和完善散体材料桩复合业与民用建筑、交通、水利等工程建设中得到了广泛地基的共同工作特性,特设计、完成了如下碎石桩、[2-6]砂桩室内模型系列实验,得到了一些关
4、于散体材料应用。工程实践表明,砂桩法用于处理松散砂土和塑性指数不高的非饱和粘性土地基,其挤密桩复合地基的一些共同工作特性,具有一定的理论(或振动)效果较好,不仅可以提高地基的承载力、研究和工程应用价值。减小地基的沉降,而且可以防止砂土由于振动或地1模型试验介绍震所产生的液化。砂桩处理饱和软弱粘性土地基时,主要是置换作用,可以提高地基承载力和减小沉111模型试验装置降,同时,还起排水通道作用,能够加速地基的固结。(1)总体装置:本模型试验总体装置主要由加此外,还具有施工速度快、效率高、造价低等优点。压装置、反力装置、起吊设备、模型箱及测读系统组长期以来,模型试验
5、一直是科研和工程技术人成。加压装置由液压千斤顶、手摇式液压泵、量力环员研究复合地基加固机理,探讨复合地基加固效果及压力表组成;测读系统主要由自动综合测试系统、的重要手段之一。对散体材料桩的研究也不例外,频率仪、转换箱、各种型号的土压力盒、沉降标等组[7]如:赵明华等以相似理论为基础,设计并完成了成。一组较大型的室内碎石桩复合地基模型试验,得到(2)模型箱:模型箱如图1所示,主要由基础、了碎石桩复合地基孔隙水压力、桩土应力比的变化排水系统及箱体组成。箱体净长、宽、高为018m@[8]关系;胡海燕通过对模型试验的分析,采用量纲018m@112m,由普通钢板加工而成
6、,内外均涂上防分析法导出了碎石桩复合地基模型试验的相似准锈漆。透水钢板及承压板均由3cm厚不透钢钢板则,并以此设计了大比例室内模型试验,获得了有益加工而成,承压板平面尺寸为015m@015m。1收稿日期22007-7-0974岩土工程界第11卷第2期材料与装备图2散体材料桩及压力盒平面布置料桩的一些共有工作特性,最后将碎石桩换成砂桩,图1模型箱试验装置简图并且其主要参数保持不变,进行砂桩复合地基的室内模型试验。为了确保可比性,单纯软土地基室内112试验材料的选取模型试验除不设置碎石桩外,其它参数跟碎石复合试验用的地基土取自武汉市徐东村附近长江边地基室内模型试验
7、一致,同时也保持了仪器埋设、加的粉细砂类土,该类土的物理力学性质如表1所示。载方式、数据观测等一致。试验用的褥垫层选用粗砂,含水量3121%,垫层厚-3度为50mm,密度为1165g#cm。2模型试验结果与分析113散体材料桩的制作及布置本次试验得到了未加固基土、碎石桩复合地基碎石桩的施工是摸仿现场沉管碎石桩施工的方以及砂桩复合地基三种情况下的p-s曲线,如图2法成桩的。碎石桩所用碎石为碎石类土中的角砾所示碎石桩、砂桩复合地基各测点的应力随荷载变土,其主要物理指标如下:最大粒径为10mm,密度化情况,桩土应力比随荷载变化情况,以及桩、土荷-3为2100g#cm
8、,碎石桩桩长013m,设计桩径为载分担
