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CFG桩复合地基沉降影响因素的数值分析摘要：利用FLAC−3D程序对在CFG桩单桩复合地基的沉降性状进行模拟，分析其沉降随褥垫层厚度、褥垫层模量、桩长径比、桩端土与桩间土模量比等因素的变化规律，从而为CFG桩复合地基的优化设计提供依据。
关键词：CFG桩，复合地基，数值模拟，沉降0、前言CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cemnet Flyash Gravel Piles )的简称，是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰组成混合料，掺入适量水进行拌和，采用各种成桩机械形成的桩体[1]。
CFG桩复合地基已被广泛的应用实际工程中，但在工程设计中，变形有关的各项系数的取值大多凭经验确定，解析解往往难以求得，相对而言数值方法是一种强有力的工具。
本文将采用FLAC−3D有限差分程序，研究CFG桩复合地基在竖向荷载下的变形特性，分析了影响复合地基沉降的因素及其内在联系。
1、计算模型的建立1.1、模型建立的基本假设为了尽可能使模型与实际情况相符，而又节约建模和计算时间，在建模和计算时做如下的假定。
①同种材料是理想均质，各向同性体；②土体和垫层为理想弹塑性模型，采用摩尔−库伦模型；③承台和桩体用弹性模型；④在承台与垫层、垫层和土体之间的接触面均没有相对滑动，其接触面上的节点在变形过程中始终保持接触。
1.2、几何模型的建立模型建立越简单，各影响因素之间相互干扰越少，能更直接反映出影响因素的作用，加深对复合地基沉降性能的理解，据此可以推广到其它情况[2]。
CFG单桩复合地基承受轴对称垂直荷载作用是一个轴对称问题，为简化计算，可取其1/2区域进行分析。
根据工程中单桩复合地基载荷试验的沉降结果，在距一倍载荷板直径处，其地表沉降极小[3]。
本文有限差分计算域水平方向取承台边缘外延5倍载荷板宽，竖直方向自桩顶起取至2倍桩长深度，桩长10m，桩径600mm，模型尺寸10×5×20m3，褥垫层厚300mm，承台1.6×0.8×0.5m3，边界条件为除顶面外各面均施加与其垂直的约束。
CFG桩复合地基工程特性分析及承载力计算摘要：CFG桩复合地基加固高等级公路软基就是一种新引入的软基处理方法，具有施工周期短、工后沉降小、无噪音、无振动、不排污、节约钢材等特点而得到广泛的应用。
但是由于自身的复杂性和多样性，致使群桩相互作用机理及其承载力的计算一直没有得到令人满意的研究成果。
文章对CFG桩各个组成部分进行了详细的分析，介绍了复合地基各个参数的合理取值范围，在此基础上结合相关试验进行了承载力计算公式的推演。
关键词：水泥粉煤灰碎石桩、复合地基、软基处理、工程特性、计算参数、承载力计算0 引言CFG桩即为水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成的竖向增强体。
碎石桩复合地基，处理后承载力提高系数一般在1.2~1.6之间。
而在同样的地质条件下，CFG桩复合地基的承载力提高系数可以高达2倍以上。
CFG桩具有刚性桩特点，可全桩长发挥侧阻力，桩落在好的土层上还具有明显的端承作用。
这样就可以通过增加桩长或改变桩端持力层的方式，使桩进入较坚硬的土层来提高复合地基整体的承载力，以满足不同的设计要求。
同其他刚性桩一样，CFG桩体的刚度及变形量远大于桩间土。
在通常情况下，在桩顶和基底间设置褥垫层有效调节了桩与桩间土在荷载作用下的变形，从而确保了桩与桩间土的共同工作，这充分显示出CFG桩复合地基的柔性桩特征。
CFG桩的沉降远小于桩间土的沉降，桩体上部形成负摩擦区，致使CFG桩的实际受力与基桩有着很大的区别，其计算方法和取值也就区别于传统的基桩。
1 CFG桩复合地基结构分析1.1 褥垫层褥垫层技术是复合地基的核心技术，CFG桩只有通过褥垫层才能够构成桩土复合地基。
褥垫层厚度如果过小，桩顶时将产生非常明显的应力集中，桩间土的承载作用无法得到充分的发挥。
图1 褥垫层结构褥垫层厚度如果过大，桩土的应力比值会接近1，这样桩基就失去了在CFG复合地基中存在的意义。
所以，褥垫层厚度一般设计为10~30cm，特殊情况为50cm。
CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析地基承载力和沉降计算方法是土木工程中非常重要的一部分，用于评估土壤的承载能力以及对于建筑物沉降的影响。
CFG桩作为复合地基的一种常用技术，在地基处理中发挥了重要作用。
CFG桩是一种由水泥、砂、石子和土壤混合而成的桩，可以大大增强地基的承载能力和抗沉降性能。
它的计算方法主要包括两个方面：承载力计算和沉降计算。
对于CFG桩的承载力计算，一般可以采用静力计算法和动力计算法两种方法。
静力计算法是基于经验公式和土力学原理进行计算的，常用的方法有极限平衡法和弹性理论法。
极限平衡法主要是通过平衡桩身和土体的力学平衡条件来求解承载力，适用于桩身较短、直径较小的情况；弹性理论法则是根据桩身和土体之间的相互作用关系，将桩身和土体分别看作弹性体进行计算，适用于桩身较长、直径较大的情况。
这两种方法都需要根据地质条件和桩身参数进行合理的假设和简化，得到最终的承载力。
动力计算法是根据桩身在施工过程中的振动特性，通过动力学原理来计算桩身的承载力。
这种方法对于大型土质桩非常适用，因为其振动特性与承载力之间有非常明显的关系。
常用的动力计算方法有动力触探法和声波法，通过触探记录或声波反射的方法，来确定桩身与土体之间的相互作用关系，进而得到承载力。
对于CFG桩的沉降计算，主要包括桩身的弯矩和桩身的变形两个方面。
桩身的弯矩可以通过力学原理和弹性理论进行计算，包括承载力引起的弯矩和地基沉降引起的弯矩。
这些弯矩可以根据桩身的几何形状和土体的力学参数进行计算，从而得到桩身的弯矩分布。
桩身的变形则主要包括弯曲变形和剪切变形两个方面。
弯曲变形可以通过弹性理论和结构力学进行计算，包括弯曲刚度和弯曲角度等。
剪切变形则是指桩身由于承载力引起的横向位移和扭转变形，在计算中可以采用土力学和结构力学的方法进行估算。
需要注意的是，CFG桩的复杂性和土地多样性在计算中会引入很多不确定因素，因此在实际应用中需要结合现场试验和经验数据，进行合理的校核和验证。
CFG桩复合地基桩土应力比的数值分析摘要：桩土应力比是反映复合地基特性的重要因素，是CFG桩复合地基设计中的重要参数。
本文对高速铁路CFG桩复合地基桩筏结构进行了数值模拟，研究了桩间距、褥垫层厚度、桩长对桩土应力比的影响。
研究表明，褥垫层厚度是主要因素，而桩长、桩间距影响较小。
关键词：桩土应力比；高速铁路；数值模拟；褥垫层Numerical analysis of pile-soil stress ratio to CFG pile composite foundationin High-Speed RailwayAbstract: Pile-soil stress ratio is an important factor to the characteristics of the composite foundation, is an important parameter to design the CFG pile composite foundation.In this article,the CFG pile composite foundation is simulated by Numerical Simulation. such as the pile spacing,cushion thickness and the length of the pile’s effect on the pile-soil stress ratio is studied. The reasrearch showed that cushion thickness is a major factor, while the length of the pile, the pile spacing is less affected.Key words: Pile-soil stress ratio; high speed railway; Numerical Simulation; cushion1、前言CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。
收稿日期：２０１１－０７－０７ 作者简介：李斌，男，１９７８年生，注册岩土工程师，高级工程师，从事高铁工程软基处理技术研究与施工。
表１ 加载情况一览表加载次数路基标高（ｍ）加载厚度（ｍ）累计高度（ｍ）１ １．３ ０．７ ０．７２ ２ ０．７ １．４３ ２．７ ０．７ ２．１４ ３．４ ０．７ ２．８５ ４．１ ０．７ ３．５６ ４．８ ０．７ ４．２７ ５．５ ０．７ ４．９８ ６．２ ０．７ ５．６９ ６．６ ０．４ ６１０ ７ ０．４ ６．４图１ 有限元计算模型及网格划分简图表２ ＣＦＧ桩复合地基计算模型各材料物理力学参数名称层厚（ｍ）重度（ｋＮ／ｍ３）弹性模量（ＭＰａ）泊松比粘聚力（ｋＰａ）内摩擦角（°）粉质黏土（１）１ ２．４ １７３０ ３．２２ ０．３ ４０ ２２粉质黏土（１）１－１ １．２ １９８０ ５．２１ ０．３ ２２．９ ２１花岗岩（２）１－２ ５．４ １９７０ ２０ ０．２ １００ ４５花岗岩（２）１－３ １１ ２０３０ ２５ ０．２ １００ ４０桩／２２００ １２０００ ０．２／／垫层／１７５０ １００ ０．２５ １０００ ３５承台／２５００ ２５０００ ０．１５／／ 为使问题简化，有限元模型做如下假定：（１）同一种材料为均质、各向同性体。
（２）桩体为线弹性体，其变形符合虎克定律。
（３）桩间土为均质单一土层，土和垫层均为理想弹塑性材料。
（４）荷载作用下桩与土接触面及路基与垫层之间的接触面均无相对滑移，接触面处设接触单元。
在计算模型中取桩顶中心、桩间土表面中心及加固区外软基表面６个位置为研究对象，共２６个点，自左至右依次编号。
４ 结果分析４．１ ＣＦＧ复合地基沉降在分级施加一级、三级、五级、七级和十级荷载后，路基表面测点沉降曲线如图２、图３所示。
由图２可知在各级荷载作用下，ＣＦＧ桩加固区（１２．３ｍ以内）地基表面横向方向，沉降量略有差别；加固区外由中间向外的沉降量急剧减小。
