路堤下水泥土桩复合地基性状的有限元分析

CFG桩复合地基有限元分析作者：潘宏鑫来源：《科技视界》 2014年第10期潘宏鑫(宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021)【摘要】本文针对银川地区开始使用CFG桩处理的地基，结合实际工程案例，分析不同荷载作用下复合地基的沉降情况；对CFG桩复合地基进行了有限元模拟，考虑桩长、褥垫层厚度的影响，计算分析不同荷载作用下的沉降情况。

为银川地区后续工程提供经验和借鉴。

【关键词】CFG桩；复合地基；有限元当天然地基不能满足上部结构对承载能力的要求时，应该考虑改善和提高天然地基的承载能力，以满足现代高层建筑对地基承载能力的需求。

复合地基(composite foundation)指部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。

在国内外建筑工程地基处理中采用复合地基的比较多，即使在地质条件较好的工程情况下，为了达到承载能力和经济适用的要求，材料桩逐渐被工程师们在实际工程中所使用。

作为材料桩的一种，CFG 桩已经广泛应用我国建设工程项目之中，只是在计算理论方面存在着落后于实践工程的问题，还有待于工程师们在这方面多做一些研究分析。

CFG桩(cement-flyash-gravel pile)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。

具有施工便利、操作方便、污染小、工程造价较低等优点，逐渐地被工程师们在我国建设工程之中所采纳。

在本文中，对CFG桩复合地基采用有限元数值模拟分析，结合银川地区具体工程实例，分析了理论和实际值之间存在的差异，为银川地区在实际工程中采用CFG桩复合地基提供一些合理的参考。

目前银川地区采用CFG桩复合地基处理技术缺乏理论和试验依据，只能是参照行业标准《建筑地基处理技术规范》所给出的承载力、沉降进行计算分析。

1 工程实例宁夏银川市某商业广场位于银川市金凤区，其Ⅱ-6#住宅±0.00标高为1114.20m，基础底标高为1107.20m，基础与CFG桩之间做300mm厚的砂石垫层，总建筑面积27500㎡，总高度99m，框架剪力墙结构，地上32层，地下1层，基础埋深7m，使用筏板基础。

水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法随着城市发展的不断壮大，道路建设成为各地政府重点推进的工程项目之一。

而道路建设中路堤填土的工程质量对道路使用寿命、行车安全等方面具有至关重要的影响。

一些地区的地基条件较差，路堤填土容易发生差异沉降，建议采用水泥土桩复合地基来解决此问题。

水泥土桩复合地基是一种常用的地基加固技术，通过钢筋混凝土桩的加固和沉管水泥土灌注桩的加固结合，能够有效地增强地基的承载力和稳定性，达到减小差异沉降及渐进沉降的目的。

但是，路堤填土差异变形仍然会影响基础的稳定性，因此需要进行算法解析。

以下是水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法的阐述步骤：第一步，进行路堤填土的工程地质调查，对于路堤填土差异沉降严重的地带，要进行开挖试验，以测量沉降量和荷载响应。

通过试验数据分析，确定水泥土桩复合地基的桩径、长度、间距和地基处理深度等参数。

第二步，进行水泥土桩施工前的地面平整处理，确保地面平整度符合设计要求。

然后，根据前期试验测量数据，施工水泥土桩。

桩的直径一般是500毫米左右，深度不得少于7米。

桩与桩之间的间距应根据设计要求进行设置。

第三步，进行沉管水泥土灌注桩的施工。

沉管水泥土灌注桩的直径一般在300毫米左右，深度不得少于6米。

灌注桩通常设置在路堤边缘处，以增加桩的密度，提高桩的承载力。

第四步，进行路堤填土的施工。

在填土过程中，要注意填土的均匀性和压实度。

填土压实的充分性对于路堤的承载力和稳定性具有非常重要的影响。

填土完毕后，再次进行沉降量和荷载响应的测试，以确定工程质量。

通过以上几个步骤，完成了水泥土桩复合地基的路堤填土差异变形解析算法。

这种方法能够有效地提高路堤填土的承载力和稳定性，保障道路使用寿命以及行车安全。

在实际工程中，根据具体情况，还可以采用其他地基加固方法，提高工程质量。

水泥土桩承载特陛的有限元分析水泥土桩是一种常用的地基桩支撑结构，用于支撑跨越深度较大或者潜力高的设施和场所，如高层建筑或者大型路桥等。

由于水泥土桩受到地表负荷和周围土体地势的影响，其承载能力以及抗压和剪切力存在明显的不确定性，因此，对它们进行有限元分析是必要的。

有限元分析是一种数学模型，可以在有限的特定区域中，根据相关物理和力学原理，用数学方法对土桩的状态进行预测和计算。

借助有限元分析，我们可以精确地测定水泥土桩的承载能力和抗力水平，进而决定桩的位置、深度及施工方案，保证土桩的质量和安全性。

具体而言，有限元分析通过模拟桩体所处的水泥土桩承载特性，应用桩体的力学模型，预测桩体的抗力能力以及抗压、剪切性能等，从而决定桩体是否满足要求，有效地确定桩体的施工质量和安全性。

首先，有限元分析需要计算水泥土桩的屈服限，以及桩体在抗压、剪切力、抗弯力和拉力下的变形行为，这些属性将决定桩体的长度、深度和支撑力等参数。

其次，有限元分析需要计算水泥土桩的变形量和承载力。

首先，我们可以对桩体整体进行变形量计算；其次，我们可以模拟桩体在埋入土体和周边环境中的实际体积，以计算桩体分析抗压力大小并判断其质量；最后，可以计算桩体的承载力，预测其最大的可抗力。

最后，有限元分析还将针对水泥土桩的施工安全进行模拟分析，对桩体的施工过程进行模拟，根据土体的失稳行为和力学性能，以及桩体的施工施工流程，判断桩体的安全性，并评估出有效的施工方案。

因此，有限元分析可以有效地预测水泥土桩的力学性能和承载能力，确保其安全性和质量，保证桩体的可靠运行。

有限元分析对于精确地估算水泥土桩在高度承载负荷下，以及在不同条件下抗力学特性和安全性都极其重要。

有限元分析可以通过提高精确度和节省施工成本，帮助工程师们做出更科学的判断，并给工程实施提供有力的保障。

综上所述，有限元分析是对水泥土桩承载能力和抗力特性进行正确评估与估计的重要方法，其在水泥土桩的精确设计中具有重要意义。

路堤沉降及压实度变化规律的有限元分析发表时间：2017-12-11T16:07:55.390Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：刘冠钊[导读] 摘要：路堤是许多交通设施的基础，而路基沉降和变形问题是诱发各种交通建设质量通病的一个重要而不可忽视的因素。

因此对路堤基沉降变形规律的研究就显得尤为重要和迫在眉睫。

本文通过对路堤填筑过程进行渗流应力耦合模拟，分析了高填方路基沉降变形规律及压实度变化规律。

以期为类似工程提供参考。

佛山市盛方达建设工程检测有限公司广东佛山 528000摘要：路堤是许多交通设施的基础，而路基沉降和变形问题是诱发各种交通建设质量通病的一个重要而不可忽视的因素。

因此对路堤基沉降变形规律的研究就显得尤为重要和迫在眉睫。

本文通过对路堤填筑过程进行渗流应力耦合模拟，分析了高填方路基沉降变形规律及压实度变化规律。

以期为类似工程提供参考。

关键词：路堤；沉降变形；压实度；规律1 引言填土被广泛用于路堤、堤坝、渠道和地基工程，填土的质量指标主要用压实度表示。

在路堤施工中，如果填土工程的压实度达不到标准，对路堤而言，将产生过大的工后沉降，导致路面开裂，致使路面结构早期破坏，大大影响了路堤的使用寿命。

因此，路基压实可增加路基的强度及稳定性，并可降低工程后期的路基沉降量。

为了探寻填方路堤在压实度以及沉降量受填筑路堤高度的影响特点，文章进行了以下研究。

2 计算模型及边界条件GeoStudio是一套专业、高效而且功能强大的适用于地质工程和地质环境模拟计算的仿真软件。

本研究就是通过采用GeoStudio有限元软件，对路堤填筑过程进行应力-渗流耦合模拟，获得路堤和地基的应力应变分布规律，进而研究路堤沉降和压实度在各种工况下的变化规律。

依据地质勘测资料，地表存在约12m深的粘性土，之下为岩基，基岩的变形远小于地基粘土，其变形可以忽略。

因此路基以下的地基深度取12m，表层3m为坡积粘土，之下9m为残积粘土。

桩承加筋土复合地基现场试验及有限元分析的开题报告一、研究背景土工复合地基是根据现场土体的情况和工程需求，通过在土体中加入某些改性材料（如纤维、树脂、纳米材料等）和添加工艺（如水泥加固、动力碾实、快速沉积等），使得土体的物理力学性质满足规定的强度要求或其他性能指标，并与地基体系紧密结合，以改善其强度、变形和稳定性等，达到加强地基的目的。

在传统的土工加筋的基础上，引入了桩承作用，即在地基中设置钢筋混凝土桩，以进一步增加土体的承载性能和变形控制效应。

桩承加筋土复合地基在高速公路、桥梁、机场、码头、工业场地等地基加固工程中得到了广泛应用，并取得了良好的效果。

因此，针对桩承加筋土复合地基的实际应用效果及其力学性能，进行现场试验及有限元分析研究具有重要的理论与实际意义。

二、研究目的本研究旨在通过现场试验及有限元分析两个方面，对于桩承加筋土复合地基的强度、变形和稳定性等力学性能进行全面、准确的研究与探讨，以期为工程实际中的地基加固提供科学依据和理论支撑。

具体研究目标为：1. 分析桩承加筋土复合地基在加载过程中的应力与应变关系，探究其承载力特性。

2. 分析桩承加筋土复合地基在加载过程中的位移与时间关系，探究其变形特性和稳定性。

3. 比较几种不同类型的桩承加筋土复合地基的力学性能、经济性以及工程适用性，在实践中提出具有一定参考价值的选择建议。

三、研究内容与思路1. 现场试验选取适当的试验场地，设置一定数量的桩承加筋土复合地基试验模型，采用电子测力仪、位移计等仪器测量其在不同荷载下的应力变化、变形规律等参数，并记录实验数据。

实验过程中应尽量模拟实际工程环境，减小各种误差的影响。

2. 有限元分析基于现场试验所获取的数据，建立桩承加筋土复合地基的有限元模型，在ANSYS 等软件平台上进行仿真计算，分析其应力场、位移场和变形规律等，以及桩身所承担的荷载大小、分布情况等。

通过比较现场实验数据和数值模拟结果，验证模型的正确性和可靠性。

湘潭大学硕士学位论文水泥土搅拌桩基坑支护结构性能的有限元分析姓名：屈畅姿申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：马石城20070501摘 要水泥土搅拌桩支护结构是在软土地区用的较多的一种支护形式，它具有不透水等诸多优越性，且使用的材料仅水泥而已，因此有着较好的经济效益，近几年得到广泛的应用。

主要的计算方法有经典方法、土抗力法以及有限元法，其中三维有限元法能从整体上分析支护结构及周围土体的应力与位移性状。

本文总结了前人的研究成果，建立了三维有限元模型，并结合水泥土搅拌桩的受力特性对搅拌桩支护结构的性能做了较为全面的有限元分析，研究了软土夹层对支护结构性能的影响，主要内容如下：（1）本文中的土体是采用岩土工程常用的理想弹塑性本构模型—Drucker-Prager模型。

它建立在考虑静水压力的广义Mises屈服准则的基础上， D-P模型中使用的土的膨胀角这一参数能很好的反映土体的剪胀性。

本文采用增量迭代法进行计算，迭代采用的是切线变刚度迭代法。

利用ANSYS大型计算软件来完成本文的非线性有限元计算，考虑初始应力场，开挖卸载的过程采用生死单元的方法来进行模拟。

（2）由水泥土搅拌桩的成桩原理及其性质可知，支护结构的强度虽较原土有一定的提高，但还是比较接近原土，故在本文的有限元计算中搅拌桩支护结构的本构模型也采用Drucker-Prager模型。

水泥土搅拌桩与土体的分界不明显，且两者的模量等参数差别不大，故不考虑接触面单元的问题，将支护结构和土体看成一个整体，将作用在支护结构上的土压力视为这一整体的内力。

（3）根据泉州某工程实例，建立三维有限元模型，按照工程实际将土分层建模，计算模型利用基坑的对称性，取一半进行计算分析。

将ANSYS软件计算得到的位移结果与实测的结果进行比较，验证了本文所建立的计算模型的合理性。

（4）利用以上建立的三维有限元模型对水泥土搅拌桩位移、竖向应力、剪应力等支护结构的重要指标进行了分析。

第11卷第2期中国水运V ol.11N o.22011年2月Chi na W at er Trans port Februar y 2011收稿日期：作者简介：钱涛（），男，安徽安庆人，同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，同济大学在读硕士。

路堤荷载下深层搅拌桩加筋垫层复合地基有限元分析钱涛1，2，赵春风1，2（1同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092；2同济大学地下建筑与工程系，上海200092）摘要：文中建立了路堤荷载下搅拌桩加筋垫层复合地基的数值分析模型，采用有限元软件PLAXIS 对一个芬兰的工程实例进行分析。

通过模拟复杂的边界条件和施工过程，将有限元分析计算的结果与实测结果进行对比，以此验证本文提出的数值分析模型的可靠性。

结果表明，本文提出的数值分析模型能合理反映路堤荷载下深层搅拌桩加筋垫层复合地基的作用机理。

关键词：路堤荷载；复合地基；深层搅拌桩；土工织物中图分类号：TU 472文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）02-0068-02一、引言软土在我国沿海、河流的中下游及湖泊地区广为分布，随着高等级公路的不断修建，许多路堤将通过上述软土地区。

而软土地基又具有含水率高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高和抗剪强度低等不良工程特性，如不采取加固措施，则会产生过大的沉降和不均匀沉降，给公路的正常使用带来不可低估的危害。

一般的地基处理方法不仅建设成本高，而且施工效率低，工期长。

因此，在公路软基处理中普遍开始使用桩与土工合成材料联合作用来加固软土地基，这是一种合理、科学又经济的做法[1，2]。

搅拌桩作为一种处理软土地基的新方法，在高速公路软基处理中应用广泛并取得了良好的效果。

由于采用深层搅拌桩加筋垫层加固软基路堤这种方法时间较短，而且作用机理复杂[3]，国内鲜有类似文献报导。

目前主要还是依靠经验进行设计，极大地限制了它的应用。

本文采用有限元软件PLAXIS 对一个芬兰的工程实例进行分析。

Science &Technology Vision科技视界当天然地基不能满足上部结构对承载能力的要求时,应该考虑改善和提高天然地基的承载能力,以满足现代高层建筑对地基承载能力的需求。

复合地基(composite foundation)指部分土体被增强或被置换形成增强体,由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。

在国内外建筑工程地基处理中采用复合地基的比较多,即使在地质条件较好的工程情况下,为了达到承载能力和经济适用的要求,材料桩逐渐被工程师们在实际工程中所使用。

作为材料桩的一种,CFG 桩已经广泛应用我国建设工程项目之中,只是在计算理论方面存在着落后于实践工程的问题,还有待于工程师们在这方面多做一些研究分析。

CFG 桩(cement-flyash-gravel pile)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩,并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。

具有施工便利、操作方便、污染小、工程造价较低等优点,逐渐地被工程师们在我国建设工程之中所采纳。

在本文中,对CFG 桩复合地基采用有限元数值模拟分析,结合银川地区具体工程实例,分析了理论和实际值之间存在的差异,为银川地区在实际工程中采用CFG 桩复合地基提供一些合理的参考。

目前银川地区采用CFG 桩复合地基处理技术缺乏理论和试验依据,只能是参照行业标准《建筑地基处理技术规范》所给出的承载力、沉降进行计算分析。

1工程实例宁夏银川市某商业广场位于银川市金凤区,其Ⅱ-6#住宅±0.00标高为1114.20m,基础底标高为1107.20m,基础与CFG 桩之间做300mm 厚的砂石垫层,总建筑面积27500㎡,总高度99m,框架剪力墙结构,地上32层,地下1层,基础埋深7m,使用筏板基础。

综合考虑,采用C25素混凝土的桩体材料,设计桩长为11m,桩直径为400mm,桩的布置为正三角形布桩其桩间距1.2m,面积置换率为0.10,总桩数1248根,经过处理后,设计要求应具有不小于520kPa 的复合地基承载力特征值。

CFG桩复合地基三维有限元分析及优化设计摘要：CFG桩复合地基是一种近年来被广泛采用的地基处理方法，但对其作用机理研究还存在理论落后于实践的问题。

本文采用大型有限元分析软件ANSYS对CFG桩复合地基的3-D模型进行分析，研究其受力变形的性状，得出了一些有价值的结论，并在此基础上，探讨了利用ANSYS进行复合地基优化设计的方法。

关键词：CFG桩复合地基有限元法ANSYS实体模型优化设计Abstract: Ceme nt Fly-ash Gravel （CFG） piles and composite ground is widely used in the field of ground improvement, but its mechanism and the calculation of deformation are not fully understood yet and the theoretical study is far behind practice. In this paper, three-dimensional models for composite ground of group piles are built i n ANSYS, a fin ite eleme nt method an alysis software, and some valuable con clusi ons are draw n after numerical analysis. Based on the result of numerical analysis, author discusses the optimum design of composite ground in ANSYS.Keywords: CFG Piles Composite Grou nd, Finite Eleme nt Method, ANSYS, En tity model, Optimum Desig n..、八、-一刖言CFG 桩复合地基（Cement Fly-ash Gravel Piles and Composite Ground成套技术研究是建设部“七五”计划课题，由中国建筑科学研究院地基所在碎石桩的基础上开发，于1988年立题进行试验研究，并应用于工程实践（1）。

水泥桩软土路基路堤沉降分析梁殷豪（广西路建工程集团有限公司，广西南宁530011）◇企业技术实践◇【作者简介】梁殷豪，男，广西天等人，任职于广西路建工程集团有限公司，工程师，研究方向：公路工程建设。

【引用本文】梁殷豪.水泥搅拌桩软土路基路堤沉降分析［J ］.企业科技与发展，2023（3）：80-83.0引言公路的重建和扩建通常穿过软土区域，软土具有天然含水量和压缩性高、承载力低的特点。

软土区域的公路经过多年运行，旧路基的物理性能和力学性能与新路基有很大差异，这种差异导致沉降的差别极大，给加宽的路基和路面带来额外压力［1］。

因此，软土基础处理是目前工程界关注的焦点。

基于厚软土地基的特性，公路改扩建工程常在路边旧边坡上铺设加固桩，以减少拓宽路基的不均匀沉降。

江振华等［2］在广三高速路改扩建工程研究中，比较新路基桩处理和新旧路基同时桩处理两种桩处理方式加宽路基后的沉降特性，分析轻质路堤填料对路基沉降的影响。

秦立朝等［3］研究沪宁高速镇江段扩建段新老路基在粉喷桩（坡上和非坡上）作用下的变形对桩长、桩距和侧摩阻力的影响。

目前的研究一般将边坡桩和新老路基桩联合考虑，缺乏对边坡桩和非边坡桩的单独研究。

为填补前人研究空白，本文以北方高速路改扩建工程为案例进行有限元数值模拟，比较水泥搅拌桩不同长度和距离下既有路面坡度、既有路基和新路堤情况下的沉降特性，研究结果可为今后的路基拓宽工程提供参考。

1路基有限元模型为模拟路基路面的整体结构，本研究做以下假设：①路基和地基土为均质、连续、各向同性的弹塑性材料；②将材料屈服准则与Mohr-Coulomb 理想弹塑性本构模型相结合，形成本构土模型；③路基与地基土的接触是连续的，完全黏结；④新老路基在施工过程中不发生相对滑移；⑤基础左右两侧受水平约束，基础底部受水平和垂直约束；⑥只有基础表面有排水；⑦路面荷载相当于1m 高填荷载，车辆荷载相当于均匀分布的10kPa 荷载。

本案例的旧路基高3.47m ，宽28m ，填充物为粉质黏土，具体工程设计如图1所示。

筒桩复合地基固结性状三维有限元分析
朱明双;庄礼滨
【期刊名称】《公路交通科技》
【年(卷),期】2009(16)1
【摘要】考虑了桩、土、土工格栅之间的相互作用及地基土体固结的影响,采用三维有限元方法研究了路堤荷载作用下,打穿软土层和未打穿软土层的固结特性、沉降特性和应力分布特性,并对桩长、桩间距等影响因素进行的分析。

研究表明:应使桩长穿透软土可压缩层,以满足控制地基最大沉降量的要求;格栅最大拉应力分布于盖板边缘处,随着地基固结时间的增加,格栅拉应力逐渐增大;随桩间距的增加,复合地基桩端处超静孔压的消散速率变小,桩与桩间土的沉降加大;随着桩长的增加,下卧土层超静孔压消散速率明显加快;临界桩长范围内,桩长对地基沉降起控制作用。

【总页数】8页(P31-38)
【关键词】道路工程;筒桩;有限元法;路堤
【作者】朱明双;庄礼滨
【作者单位】惠州市规划建设局
【正文语种】中文
【中图分类】TU473
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4.带帽刚性桩复合地基试桩力学性状三维有限元分析 [J], 雷金波;曹慧兰;熊杰;杨加明;刘芳泉
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