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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2011-06-02浏览：59次
摘要：针对碎石桩复合地基中承载力随软土固结提高的特性，通过研究地基土和碎石桩的时效性，得到了复合地基承载力随时间的变化关系，提出了相应的计算参数，并结合某高速公路软基处理，给出了实例分析。
本文根据复合地基的性质，通过对其组成部分的时效研究，以探求某高速公路碎石桩复合地基承载力随时间的变化过程，并将其应用于实际的碎石桩复合地基设计，提高复合地基承载力取值的合理性，保证设计的经济性和安全可靠性。
1碎石桩复合地基承载力时效分析
碎石桩复合地基承载力由两部分组成，一是碎石桩的承载力；二是地基土的承载力。根据此特点，碎石桩复合地基在进行时效分析时也应将其分为两个部分考虑，分别进行时效分析，然后再采用碎石桩复合地基承载力计算公式进行叠加，从而得出碎石桩复合地基的承载力时效。
1．1地基土承载力时效分析
软粘土在一般工程荷载作用下，具有较大的变形，并呈现非线性的特征，而且固结系数随时间和深度而变，故太沙基固结理论下不适用于进行时效分析。本文拟采用改进的软土固结系数确定方法，分析土体承载力的时效性。
首先将整个固结过程离散化为无数个时间段。可以设想，对于每一个时间段均可以找到一个固结系数为常量的等效固结过程。对于整个固结过程来说，就是可以找到一个固结系数CU只随时间不随深度h而变的等效固结过程。此过程可以用下式表出：
（1）
式中：为土体中孔隙水压力，kPa;h为土体的厚度，m;t为时间；为天然地基的固结系数，取决于土层的平均孔隙比ê或平均有效应力õ，它在空间上均匀分布，而仅随时间而变，即=ƒ（t）。
令即：
T=
则式（1）可变成：
（2）
式中：T为时间变量。
式（2）是系数为1的扩散方程，在适宜的边界条件和初始条件下，可解得应力表示的固结度表达式：
（3）
式中：U为以应力表示的固结度；为参数，取决于边界条件和初始条件；T。为时间因素。
在解得的固结度计算公式中的时间因素T。为：
TU=（4）
式中：H为土层厚度。
为求解方便，采用分段叠加法比较方便。式（3）可化为：TU=
=
=（5）
式中：为固结系数；为平均固结系数；m为时间段数；为变量；H，为固相高度，m,
为简化公式起见，本文建议用作为软粘土的固结系数。为土体的平均孔隙比。
1.1.1平均孔隙比与时间的关系
首先将时间t划为分为m段，则即。由假设可知任意时间段内的固结系数为常量，即相应的初始条件为：
根据式（6）可求的：
（6）
再将时间因素代入式（3），可得以应力表示的固结度U，接着由式（7）可得依据的关系曲线（通过实验得到）得到相应的固结系数。
（7）
式中：为某时刻土中有效应力；为土中初始有效应力；为土中最终有效应力。
依次类推可以得到对应的固结度U，代入式（9）求得相应的；用应变数表示的固结度为：
即：（8）
式中：为土中的初始孔隙比；为土中的初始孔隙比。
则两种固结度表达式的关系可表示为：
（9）
最后由式（8）求得，从而得到了平均孔隙比和时间的关系。
1．1．2孔隙比和地基土承载力的关系
在灰土挤密桩中，根据挤密前后的承载力与干容重的测试结果，比较可以发现，挤密桩土承载力相对于天然地基承载力与挤密后桩间土的干容重相对天然地基干容重的比值近于相等，因此可用（、、求得，即：
（10）
在碎石桩复合地基中，由于碎石桩的排水，促使地基土固结，从而改善了地基土的工程性质，提高了地基土的承载力。根据式（10），则任意时间的地基土承载力可表示为：
（11）
式中：——时刻的地基土极限承载力，KN；
——天然地基土极限承载力KN；
——时刻的地基干容重，KN/m3;
——天然地基土的干容重，KN/m3;
根据土的三相关系可知：
即：
则可得：（12）
由式（10）和式（11）可得：
（13）
1．1．3地基土承载力的时效性
将平均孔隙比与时间的关系代入式（13），则可得到地基上承载力随时间的变化情况，即地基土承载力的时效性。
1.2碎石桩的承载力时效分析
可分为两个部分：桩端阻力和桩侧摩阻力，在研究中发现软土中桩端阻力的数值很小，相对桩侧摩阻可以忽略，桩的承载力主要是桩侧摩阻力。工程上认为单桩极限承载力与休止时间呈双曲线变化，故采用双曲线模型进行回归。为使不同尺寸桩的时效规律进行比较，定义极限增长率：
（14）
式中：为极限承载力增长率；分别为初始、休止时间时桩的极限承载力。
则某休止时间时桩的承载力可用下式表示：
。（15）
显然随时间的变化仍符合双曲线规律，故可按下式进行回归。
（16）
式中：为双曲线的回归参数，可以通过实验求得。
当趋向固结终点（可认为）时，得到的极限值。
（17）
即：（18）
从以上公式可知桩越长，则a越小，b越大，越大，即桩越长，其承载力的时效性越显著，最终的承载力增长幅度也越大。
1．3复合地基承载力计算方法
复合地基承载力的计算方法较多，大多是先分别确定桩体和地基土的承载力，然后进行叠加以求得处复合地基承载力。目前，我国应用较多的是面积比公式：
（19）
式中：为复合地基承载力，KN；为桩体承载力，KN；为地基土承载力，KN；分别为桩和地基土承载力发挥系数；为桩体面积在总面积中占的比重。
这就与规范计算复合地基承载力的公式在形式上是一致的。
1．4碎石桩复合地基承载力时效分析
将碎石桩承载力时效分析结果和地基土承载力时效分析结果代入式（20）中，得出总有碎石桩复合地基承载力的时效。
若要充分利用地基土的强度，协调土和桩的变形，应加铺褥垫层。它加快了排水，促进软土的固结，这对碎石桩复合地基承载力的提高是很有利的。
2工程实例分析
桩的布置沿线路线方向应超出设计加固长度2～3排,沿道路横断面应超出基底宽度2排,在路基边坡坡脚附近加密;桩的平面布置形式采用正三角形,即梅花型布置,碎石桩的间距为1.5m,采用Ф325桩管,配Ф385在大头型活瓣式桩尖,且桩端落在持力层上;桩体材料采用未风化干净砾石,砾石直径20～40mm,自然级配,含泥量小于5%.
通过实验取得了相应的参数,代入公式中证明:若取以应力表示的固结度为60%,计算得到的碎石桩复合地基承载力比不考虑时效计算得到的承载力高出30%以上.
3结束语
1)本文针对软土固结大变形、非线性的特性，采用改过的软土固结系数确定方法进行时效分析，得出了孔隙比与时间的关系。
2）采用目前我国应用较多的面积比公式，并根据实际情况进行了合理假设，再代入碎石桩和地基土的承载力时效分析结果，对具体复合地基载力设计很有借鉴价值。
3）结合现场资料，对碎石桩复合地基承载力进行了时效分析，其结果表明，在进行复合地基承载力计算时，考虑软土固结是很有必要的。
4）在时效分析过程中，未考虑桩土应力比的变化，而是根据其变化。取一常量。
参考文献：
[1]胡中雄.饱和软粘土中单桩承载力随时间的增长[J].岩土工程学报，1985，7（3）：58-61.
[2]吴崇礼，郭述军。软土固结系数确定方法的分析和改进.见中国土木工程学会第五届土力学及基础工程学术会议论文集[C].北京:中国建筑工业出版社,1988.
[3]刘三仓,韩思珍.灰土桩挤密地基的桩土应力比及承载力探讨[J].岩土工程学报,1996,18(1):89～94.
[4]李雄,等.饱和软土中预制桩承载力时效的研究[J].岩土工程学报,1992,14(4):9～16.
[5]叶观宝,叶书麟.地基加固技术[M].北京:机械工业出版社,1992.
《公路碎石桩复合地基承载力时效分析》
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文章名称： 公路碎石桩复合地基承载力时效分析
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