复合地基处理方法课程课件

加筋作用主要是指厚度不大的软弱土层，桩体可穿过整个软弱土层达到 其下的硬层上面．此时，桩体在外荷载的作用下就会产生一定的应力集中现 象，从而使桩间土承担的压力相应减小，其结果与天然地基相比，复合地基 的承载力会提高，压缩量会减小，稳定性会得到加强，沉降速率会加快，还 可用来改善土体的抗剪强度，加固后的复合桩土层将可以改善土坡的稳定性， 这种加固作用即通常所说的加筋作用。
第三篇 复合地基处理方法
按人工 地基类
型
均质地基处理方法 复合地基处理方法
均质软加固土部分
第六章 复合地基基本理论
一、复合地基的定义与分类 1.定义 天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，
或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是 由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工 地基。
2.复合地基的分类
钢或钢筋砼桩 >50
CFG桩 20～50
水泥搅拌桩（含 水泥5%～12%）
3～12
石灰桩 2.5～5
碎石桩 1.3～4.4
（4）原地基土强度：原地基土强度越高，n越小；原地 基土强度低，n越大；
（5）桩长：桩土应力比n，随桩长增大而增大，但达到 临界值Lc后，n值几乎不再增大；
（6）时间：n随时间的延续逐渐增大，这是由于桩间土 的固结和蠕变使荷载向桩体集中。
结论：复合地基
Ep Es1 不可压缩层
复合地基的组成： 天然地基土 桩体 砂石垫层
垫层是保证形成复合地基 的措施，但不是必要条件。
刚性基础
Ep
最软弱土层
Es1 相对好土层 Es2
Ep>Es1 Es2>Es1
根据Ep、Es1、Es2之间 的大小关系分析判断
三、复合地基作用机理与破坏模式
（一）作用机理
（二）复合地基破坏模式
破坏过程：
（1）桩间土首先 破坏引起复合地基全 面破坏；
（2）桩体首先破 坏引起复合地基全面 破坏；
（3）桩体与桩间 土同时发生破坏。
(a)刺入破坏 (c)整体剪切破坏
(b)鼓胀破坏 (d)滑动破坏
四、复合地基的常用概念
（一）面积置换率
1. 复合地基置换率（m）：桩体横截面积（Ap）与该桩 体所承担的加固面积（A）的比值，m=Ap/A。
（三）桩土荷载分担比 桩土荷载分担比：桩、土分担荷载的比例。
式中
Pp —— 桩承担的荷载； Ps —— 桩间土承担的荷载； P —— 总荷载。
桩土荷载分担比和桩土应力比的关系： （1）已知桩土荷载分担比
（2）已知桩土应力比
δp

1
mn m(n
1)
δs
1m 1 m(n 1)
（四）复合模量 定义：复合模量表征复合土体抵抗变形的能力，数值上等 于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。
——区别于桩基础。
2.复合地基的形成条件
形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过
变形协调共同承担荷载作用。
刚性基础
可压缩层 Es2
Ep>Es1
Ep
Ep>Es2
Es1
结论：复合地基
刚性基础
不可压缩层
Ep>Es1
Ep
分析结果：难以形成复
Es1
合地基。
刚性基础
Ep>Es1 Ep>Es2
垫层 Es2
4. 垫层和加筋作用
垫层作用主要是指在较厚的软弱土层中，桩体没有打穿该软弱土层，这 样，整个复合地基对于没有加固的下卧层起到垫层的作用，经垫层的扩散作 用将建筑物传到地基上的附加应力减小，作用于下卧层的附加应力趋于均匀， 从而使下卧层的附加应力在允许范围之内，这样就提高了地基的整体抵抗力， 减少了沉降。
2. 布桩形式与面积置换率的关系
正方形布置：
网格状布置：
等边三角形布置：
（二）桩土应力比 1．桩土应力比（n）：在某一荷载作用下，单位面积上桩
体和土体所受竖向平均应力之比。
2．影响桩土应力比的因素 （1）荷载水平； （2）复合地基面积置换率：m增大，n减小。
（3）桩土模量比：桩土模量比增大，桩土应力比近于线 性增长。
（1）按增强体方向和材料性质分类
复合 地基
水平向增强体复合地基 竖向增强体复合地基
桩体复合地基
散体材料桩复合地基 粘结材料桩复合地基
加筋土地基
桩体复合地基
碎石桩 砂桩 矿渣桩
特点：桩身材料无粘聚力， 单独不能成桩，需依靠周 围土体的围箍作用才能形 成桩体。
特点：桩体有较强粘聚力，但 模量和刚度远比混凝土小，在 大荷载作用下会变形过量甚至 断桩。
粘结材料桩
柔性桩
刚度较一般柔性桩大， 但明显小于一般混凝土 桩
（半）刚性桩
土桩 灰土桩 石灰桩 水泥土搅拌桩 粉体喷射搅拌桩 旋喷桩
CFG桩 树根桩
水平向增强复合地基
竖直向增强复合地基
斜向增强复合地基
长短桩复合地基
复合地基常用的形式
（2）按基础刚度和垫层分类
刚性基础下复合地基
无垫层 有垫层（柔性）
（1）桩土应力比等于桩土模量比
式中 Es′——加固后桩间土模量。 （α——桩间土承载力提高系数）
则
（2）按承载力提高系数计算 由： 得
式中 ζ——承载力提高系数 从而
五、竖向增强体复合地基承载力
（一）复合地基承载力由静载荷试验确定 荷载试验的操作与天然地基时相同。当实际基础埋深与和
压板差别大时，应作宽、深度修正。
1.挤密作用 砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中，由于振动、 挤压、排土等原因，可对桩间土起到一定的密实作用。石灰桩 具有吸水、发热和膨胀特性，对桩间土同样起到挤密作用。 2.加速固结作用 碎石桩、砂桩具有良好的透水性，可以加速地基的固结， 水泥土类和混凝土类桩在一定程度上也可以加速地基固结。 3. 置换作用
柔性基础下复合地基
无垫层 有垫层（刚性）
刚性基础与柔性基础下复合地基承载性状不同：柔性基 础下复合地基的桩土荷载分担比要比刚性基础下的复合地基 小，而其沉降要比刚性基础大。
二、复合地基特点及形成条件
1.复合地基特点
（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均 质、各向异性的。
——区别于均质地基。 （2）在荷载作用下，基体和增强体共同直接承担荷 载的作用。
Esp mEp (1 m)Es
或
Esp 1 m(n 1)Es
式中
Ep——桩体压缩模量； Es——桩间土压缩模量； Esp——复合模量； n——桩土应力比；
m——置换率。
实际工程中，桩的模量直接测定比较困难。实用中可通过 假定桩土模量比等于桩土应力比，或者采用复合地基承载力的 提高系数计算复合模量。