第15章 多元复合地基法
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多元复合地基的承载力计算及检测方法一、广义强度准则法广义强度准则法是根据地基中不同层次材料的强度和变形特性,对其进行力学相互作用分析,计算多元复合地基的承载力和变形情况。
具体的计算步骤如下:1.土质特性分析:通过实地勘探和取样试验,确定软弱地层的土质性质,包括颗粒分布、比重、压缩性、剪切性等参数。
2.材料特性分析:对采用的土工材料进行实验室试验,确定其力学特性,包括抗拉强度、抗剪强度等参数。
3.地基分析:根据实测资料和现场条件,建立地基的几何模型,计算地基中各层的应力与变形状态,确定承载力和变形情况。
4.强度准则分析:根据广义强度准则,推导出相应的地基承载力计算公式和变形预测模型。
5.计算和检测:利用所建立的计算公式和模型,进行多元复合地基的承载力计算和变形预测,并进行现场检测和监测。
二、现场试验法现场试验法是通过在实际地基上进行力学试验,利用试验结果确定多元复合地基的承载力和变形性能。
主要包括静载试验、动载试验和水平荷载试验等。
1.静载试验:在地基上设置静载试验桩或载重板,施加垂直静载,通过测量地基的沉降和变形,确定地基的承载力和变形特性。
2.动载试验:采用振动器、冲击器等装置,对地基施加动态荷载,通过测量地基的振动响应和变形,分析地基的动态特性和可调控承载力。
3.水平荷载试验:通过在地基上施加水平荷载,测量地基的变形和侧向剪切力,分析地基的水平承载力和变形特性。
现场试验法具有直接、准确的优点,但试验成本较高,施工周期较长。
因此,一般在项目工程中使用广义强度准则法进行计算和检测。
总之,多元复合地基的承载力计算和检测方法主要有广义强度准则法和现场试验法。
根据实际情况选择合适的方法进行计算和检测,以确保地基的安全性和可靠性。
复合地基施工方案复合地基施工方案是指在施工现场对地表条件较差或存在土层不稳定的情况下,采用一系列措施对地基进行加固和处理,以改善地基质量,提高地基承载力和稳定性,保证建筑物的安全和稳定性。
一、现场勘察和土质分析:在施工前应进行现场勘察,了解地基的地质状况,包括土的类型、厚度、含水量、承载力等指标。
根据土质分析结果,制定合理的施工方案。
二、地基处理方案:根据地基的实际情况,制定地基处理方案,包括:强夯、石灰土加固、深层加固等。
1.强夯法:将压路机等重型机械作为型号冲击器,通过连续打击地基表层,使土壤密实,提高土壤的承载力和稳定性。
2.石灰土加固法:将石灰与土壤进行混合,形成具有良好工程特性的石灰土,改善土壤的物理和化学性质,提高土壤的强度和稳定性。
3.深层加固法:采用钻孔灌注桩或钢筋混凝土桩等深层加固措施,将桩体置于地下,通过桩与土壤形成摩擦力,提高地基承载力。
此外,还可以采用加固钢筋混凝土梁、横梁等方法,增加整体地基的稳定性。
三、施工步骤:1.准备施工材料和设备,并按照施工方案进行组织和调度;2.对地基进行整平和清理,保持地基表面平整干净;3.根据方案选择合适的施工方法,进行地基处理;4.监测施工过程中的地基变形和承载力,及时调整施工方案;5.施工完成后进行地基质量检测,并记录相关数据。
四、安全措施:1.严格遵守安全操作规程,保证施工人员的人身安全;2.合理规划施工工序,避免发生意外事故;3.保证施工设备和材料符合质量要求,防止施工中发生设备故障或材料质量问题。
综上所述,复合地基施工方案是一项复杂且关键的工程技术,需要综合考虑地基的地质条件、工程要求和施工能力等因素,制定合理的施工方案,并配合科学的施工技术和严格的安全措施,以保证地基的质量和稳定性,为建筑物的安全和稳定提供保障。
复合地基加固法第一节复合地基基本理论一、复合地基的定义和分类(一)定义复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到加强或被置换,或在天然地基中设置加筋材料。
加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。
在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载。
根据地基中增强体方向又可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基(桩体复合地基)。
复合地基通常由桩(增强体)、桩问土(基体)和褥垫层组成(如图5 —1所示).(二)桩体复合地基分类桩体复合地基可以根据其增强体的不同特性进行分类如下:1、按增强体材料:分为散体材料(砂石、矿渣、渣土等)、石灰、灰土、水泥土、混凝土及土工合成材料等。
2、按增强体黏结性:分为无黏结性(散体材料)和黏结性两大类,其中黏结性的又可根据黏结性的大小分为:低黏结强度(石灰、灰土等)、中等黏结强度(水泥土)、高黏结强度(混凝土、CFG桩等).3、按增强体相对刚度:分为柔性(如石灰、灰土)、半刚性(水泥土)、刚性(混凝土、CFG桩等)。
4、按增强体方向:分为竖向、斜向和水平向(如加筋土复合地基)三种.5、按增强体形式:分为单一型(桩身材料、断面尺寸、长度相同)(如图5—1a所示)、复合型(如混凝土芯水泥土组合桩复合地基)(如图5-2a所示)、多桩型(如碎石——CFG 桩复合地基等)(如图5—2b所示)、长短桩结合型(如图5-2 c所示).上述分类疗法汇总见表5—l。
对于增强体刚度及黏结性大小的划分,目前工程上尚无统一的定量标准,上述定性划分原则仅供参考。
如水泥土桩,桩身刚度及黏结性会因桩身水泥土强度不同而有较大变化,当水泥掺入量较低时,可能属于低黏结强度的柔性桩,而对于高强度的水泥土,力学特性又会接近于低标号混凝土,亦有文献将散体材料桩并入柔性桩进行分析,或将灰土桩、生石灰桩等低黏结强度桩视为散体材料桩。
按照复合地基增强体工程特性进行的分类表5-1续表注:桩的刚柔是相对的,不能只由桩体模量确定。
多元复合地基多元复合地基,又称“组合型复合地基”、“二元复合地基”。
韩煊等[1]多元复合地基的概念可定义为:为了实现多种加固功能或出于经济性因素的考虑,在加固区中均匀地设置由多于一种的加固方法或加固设计参数而形成的桩体,使地基得到两种(或以上)不同桩的加强所形成的复合地基称为“多元复合地基”。
其中桩身强度较高的桩可称为主桩,强度较低的桩可称为次桩。
根据多元复合地基的组成,可以将其分为以下两类:1)变桩型多元复合地基。
即复合地基中存在两种(或以上)的桩型,例如同时采用碎石桩和CFG桩的复合地基。
2)变参数多元复合地基。
即复合地基中仅有一种桩型,例如均为水泥搅拌桩,但采用不同的桩长形成的复合地基。
丁邦颖等[2]根据刚柔性桩组合的多元复合地基的静载荷试验数据,分析了多元复合地基中刚性桩、柔性桩的桩顶应力及桩端应力随上部荷载的变化;刚性桩桩身荷载传递规律;不同褥垫层厚度对桩顶应力及桩身荷载传递的影响。
试验结果表明:刚柔性桩桩顶和桩端应力随着上布荷载的增加而增大;刚性桩桩身最大轴力不在桩顶,桩身负摩阻力随着深度增加而减小;随着垫层厚度的增加,刚性桩桩身负摩阻力增大,最大轴力位置下移。
王仙芝等[3]的室内模型试验和理论研究成果,考虑土的弹塑性和桩、土接触的高度非线性行为,建立比较合理的多元复合地基数值模型;通过改变设计参数:桩径,桩长(主桩、次桩),桩模量,褥垫层厚度,褥垫层模量),对多层地基多元复合地基承载力作了较系统的研究,主桩桩径、主桩桩身模量、次桩桩径、褥垫层模量对多元复合地基承载力特征值影响较大,适当增加它们的设计值可提高多元复合地基承载力。
尚新生等[4~6]在考虑散体桩涂抹作用非散体桩对下卧层排水通道的减弱作用的基础上,依据应力条件下的平衡方程和连续条件下的固结方程,由假定的无穷级数解,推导出特征方程,进而得到散体桩一柔性桩组合和散体桩一刚性桩组合时的多元复合地基固结解析解,经与实例数值计算结果进行对比表明,该解析解基本与数值解吻合。