双向增强体复合地基工作性状的时效性研究.pdf

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1、第27卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)V0I．27N0．42010年12月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2010双向增强体复合地基工作性状的时效性研究陈保国，郑俊杰2(1．中国地质大学a．岩土钻掘与防护教育部工程研究中心；b．工程学院，湖北武汉430074；2．华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要：为了揭示双向增强体复合地基的工作性状随时间的变化规律，采用数值模拟方法对其四种典型情况下的工作性状的时效性开展研究(1．桩端穿透软土层，瞬时加载；2．桩端穿透软土层，分步加载；3．桩端未穿透软土层，瞬

2、时加载；4．桩端未穿透软土层，分步加载)。探讨四种情况下软土地基中超静孔隙水压力的分布规律和消散特性，分析了填土的最大水平位移、沉降和差异沉降及桩体中性点位置的变化特性，以及筋材拉力、桩体轴力和桩体荷载分担比随时间的变化规律。研究结果表明，加载方案和桩体的受力型式对双向增强体复合地基工作性状的时效性有显著的影响。瞬时加载方案产生的最大超静孔隙水压力远大于分步加载方案的结果；相同的加载方案下，桩端穿透软土层时，软基中的最大超静孔隙水压力远小于未穿透软土层情况。分步加载方案的固结时间小于瞬时加载方案的固结时间，桩端穿透软土层时的固结时间远小于未穿透软土层时的固结时

3、间。关键词：双向增强体复合地基；软土；时效性；数值模拟中图分类号：U416．1文献标识码：A文章编号：1672-7037(2010)04-0001-07究，并对其工作性质的影响因素进行了分1概述析口挖]，同时对其时效性展开了初步的研究工作¨引。目前的研究工作主要基于荷载传递机理双向增强体复合地基是由水平向加筋材料和的研究，而很少深入分析双向增强体复合地基工竖向桩体两部分协同工作形成的人工地基，其工作性状随时间的变化规律，而且没有考虑加载方作性状复杂，影响因素众多．2J。工作性状不仅案的影响。与材料的性质和参数有关，而且还与时间因素有为了进一步完善双向增强体复合

4、地基的计算关。宴莉等(2005)分析了桩承式土工合成材理论，本文通过有限元数值模拟研究四种典型情料加筋垫层的工作原理及其应用情况J。陈仁况下双向增强体复合地基工作性状随时间的变化朋等(2005)采用单桩加固范围内的圆柱体作为规律：分析单元，利用数值模拟研究了桩承式加筋路堤Case一1：桩端穿透软弱土层，路堤填土采用瞬的受力机理和沉降特性。陈艳平等(2006)利时加载方案；用模型试验分析了土工格室碎石垫层与碎石桩组Case一2：桩端穿透软弱土层，路堤填土采用分成的复合地基的承载力和沉降变形机理J。Ab步加载方案；duNah&Edil(2007)结合现场测试分析了

5、采用土Case一3：桩端未穿透软弱土层，路堤填土采用工格栅和碎石桩加固路基的荷载传递机理。赵明华等(2008)结合理论分析得出了双向增强瞬时加载方案；体复合地基工后沉降的计算方法J。ChenCase-4：桩端未穿透软弱土层，路堤填土采用(2008)通过室内模型试验分析了桩承式加筋路分步加载方案。堤填土中的土拱效应J。探索软土地基中超静孔隙水压力的分布和消笔者曾对双向增强体复合地基中的水平向筋散规律，以期为双向增强体复合地基的设计和施材、桩体、桩间土之问的作用机理进行了系统研工提拱参考。收稿日期：2010-08-27作者简介：陈保国(1981一)，男，湖北广水人

6、，博士，讲师，研究方向为复合地基理论、路基处理及数值计算(Email：baoguo_chen@126．com)基金项目：国家自然科学基金(50978112)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CUGL090212)·2·华中科技大学学报(城市科学版)2010年．rI=tancp。+cf(2)2数值分析式中：和分别为作用于界面上的正应力和剪应力；和c分别为界面的内摩擦角和黏聚力，2．1有限元模型它们由相应的土体的强度参数折减得到：有限元模型中路堤填土高度6m，路堤顶面c=R

7、nIc(3)宽度24m，路堤边坡坡率为1：1．75。地基土表tango=RinI。

8、tamp8o-】tanq~。。iI(4)层为厚度0．5m左右的覆盖层，施工时将表层清式中：为界面强度折减系数。当界面材料完除，中间层为厚度30in左右的饱和软土层，下卧全粘结时，R取1．0；当界面完全光滑时，尺劬取层为强风化泥岩。软土地基中采用水泥土搅拌桩0．0。根据相应的试验结果和工程经验，数值模拟连续施工形成桩墙，宽度为0．5Ill，中心间距为中路堤填土及垫层与桩体之间的Ri取0．8，黏2．0m，桩长分别选用30m和20m两种型式，即土与桩体之间的R。取0．5【】引。一种穿透软土层，另一种未穿透软土层。桩墙顶2．3材料模型面设置0．5Ill厚的砂垫层，垫层

9、上铺设单层高强路堤填料为黏粒含量为10