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岩土研究院

复合地基的作用机理与破坏模式

348 2022-04-21 09:26:55

一、作用机理

不论何种复合地基,都具有以下一种或多种作用∶

(一)桩体作用

由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大,在刚性基础下等量变形时,地基中应力接材料的模一进行分配。因此。桩体上产生应力集中现象。大部分硫截将由桩体承担。桩间土上应力相应减小,这样就使得复合地基承载力较原地基有所提高,沉降量有所减少,随着桩体刚度增加,其桩体作用发挥得更为明显。

(二)垫层作用

桩与桩间土复合形成的复合地基,在加固深度范围内形成复合层,它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用,在桩体没有贯穿整个软弱土层的地基中,垫层的作用尤其明显。

(三)挤密作用

对砂桩、砂石桩、土桩、灰土桩、二灰桩和石灰桩等,在施工过程中由于振动、沉管拼密或振冲挤密、排土等原因,可使桩间土起到一定的密实作用。

采用生石灰桩,由于其材料具有吸水、发热和影胀等作用,对桩间土同样可起到挤密作用。

对深层搅拌桩,国外有资料报道。日本横滨市泵厂建设工程在深层搅拌桩施工过程中,对距4.5m 处的地基土侧向位移讲行测量。其结果发现同样存在排土问题。国内亦有类似工程实例。

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虽然水泥土类桩会降低土的渗遗系数庭,但它同样会减小地基土的压缩系数a,而且通常后者的减小幅度要较前者为大。因此使加固后水泥混土的固结系数c.大于加固前原地基土的固结系数,所以同样可起到加速固结的作用。国外 Broms 和 Boman 等人对石灰系深层搅拌桩的工程实例进行分析研究后。证明了这种现象。因此。增大桩与桩间土的模量比对加速地基固结是有利的。

(五)加筋作用

复合地基除了可提高地基的承载力外,还可用来提高土体的抗剪强度,为此可提高土坡的抗滑能力(见公式4-22)。国外将砂桩和碎石桩用于高速公路的路基或路堤加固,都归属于"土的加筋"(Soil Reinforcement),这种人工复合的土体可增加地基的稳定性。

二、破坏模式

在复合地基中,桩体可能存在四种破坏模式,如图1-1所示。

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对散体土类桩的复合地基,由于桩和桩间土的模量和破坏时应变值一般相差不大,所以几乎同时进入破坏状态。

对水泥土类桩复合地基,由于水泥土的模量较大,破坏应变较小,在相等应变条件下,水泥土桩率先进入破坏状态(图 1-3)。

在载荷试验的实践中,发现搅拌桩破坏时存在着二次屈服现象(图 1-4),亦即在荷载施加的前一阶段,桩承担了较大的荷载并首先进入屈服状态,p—s曲线中出现了第一次屈服,其后再施加的荷载将主要由桩间土承担,直至桩间土进人第二次屈服现象,此时复合地基进入极限状态。

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