水泥土搅拌桩复合地基固结简化分析

【前言】水泥土搅拌桩复合地基固结简化分析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。本文在等应变条件下，假设水泥土搅拌桩桩体固结仅通过径向渗流完成，桩周土固结仅通过竖向完成，利用桩同承担上部荷载的特点来确定桩同作用效果，建立瞬时加载作用下搅拌桩复合地基简化固结方程，根据初始条件和边界条件对方程求解，并进行了参数分析。 1数学模型 1.1...

摘要：本文在等应变条件下，假设水泥土搅拌桩桩体固结仅通过径向渗流完成，桩周土固结仅通过竖向完成，利用桩同承担上部荷载的特点来确定桩同作用效果，建立瞬时加载作用下搅拌桩复合地基简化固结方程，根据初始条件和边界条件对方程求解，并进行参数分析。

关键词：复合地基，水泥土搅拌桩，固结

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0引言

随着国民建设的大力发展，水泥土搅拌桩在地基处理中的应用越来越广泛。采用经济的水泥土搅拌桩复合地基能显著提高地基承载力和固结速率。其中，水泥土搅拌桩复合地基的固结问题一直很受重视，因为这关系到后期沉降是否稳定。迄今而至，对于碎石桩复合地基的研究较多，已经得到了考虑涂抹区影响，荷载效应和成层地基下的解答[1-4]，而对于搅拌桩复合地基则研究较少，杨涛和李国维[5]将复合地基视为均质复合材料，考虑桩土相互作用，建立了路堤荷载作用下弱排水端承桩的固结方程，通过有限元分析修正了复合模量的确定方法。邢皓枫等[6]仅考虑桩体径向渗流和桩周土竖向渗流，假设有效应力增减量与孔压变化量相等，给出了水泥土桩复合地基简化解答，但是复合地基中桩周土体不能简单地将有效应力增减量与孔压变化量进行等量处理，因为搅拌桩复合地基有着显著的“应力集中效应”，随着固结进程，桩周土承担荷载会逐渐向搅拌桩转移。因此，提出一个简单有效的水泥土搅拌桩复合地基固结计算方法是十分必要的。

本文在等应变条件下，假设水泥土搅拌桩桩体固结仅通过径向渗流完成，桩周土固结仅通过竖向完成，利用桩同承担上部荷载的特点来确定桩同作用效果，建立瞬时加载作用下搅拌桩复合地基简化固结方程，根据初始条件和边界条件对方程求解，并进行了参数分析。

1数学模型

1.1计算简图

图1为水泥土搅拌桩复合地基计算简图。对桩体仅考虑径向渗流，桩周土则考虑竖向渗流。桩体中的水沿径向流入土中，通过土体径竖向渗流排出。H为软土层厚度，rc、re分别为桩体和影响区域半径；Ec和Es分别为桩体和桩周土的压缩模量；kc、kv分别为桩体和桩周土的渗透系数； 为孔隙水重度。模型两侧和底部为不透水边界，顶部为完全透水边界，即PTIB模型。

图1 复合地基简化计算模型

1.2基本假设

（1）等应变条件成立，复合地基中桩和桩周土完全饱和且渗流符合Darcy定律。

（2）桩体固结仅由径向排水完成，桩周土固结仅由竖向完成。

（3）外荷载瞬时施加，附加应力随深度不变。

1.3控制方程推导

2固结性状计算分析

在搅拌桩复合地基固结解答中，影响复合地基固结特性的参数主要有n和Y，下面利用本文解答式（21）对以上参数进行讨论，以研究复合地基非线性固结特性。图2~图3计算参数见表1。

如图2所示，水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随着桩土模量比的增大而增大。也就是说，桩体越硬，“应力集中效应”越发明显，桩体承担的总荷载越多，固结也就越快。因此，在实际工程中，适当提高水泥土搅拌桩的水泥掺量，能有效加快复合地基的固结速率，减少工后沉降。

水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随着n的增大而减小。也就是说，固结速率随着置换率α（α=1/n2）的增大而增大。

表1计算对比参数

图2桩土模量比对固结速率的影响

图3 n对固结速率的影响

4结语

本文基于桩周土径竖向渗流方程和水泥土搅拌桩径向渗流方程，推导了水泥土搅拌桩复合地基固结方程，并进行了参数分析，得出以下结论：

（1）水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随着桩土模量比的增大而增大。适当提高水泥土搅拌桩的水泥掺量，能有效加快复合地基的固结速率，减少工后沉降。

（2）水泥土搅拌桩复合地基的固结速率随着置换率α（α=1/n2）的增大而增大。