岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (4): 1095-1103.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1214

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振冲碎石桩复合地基抗剪机制的模型试验研究

王家辉1,饶锡保1,江洎洧1,姚劲松2,熊诗湖1,卢一为1,李浩民1   

  1. 1. 长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北 武汉 430010;2. 长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北 武汉 430010
  • 收稿日期:2020-08-16 修回日期:2020-09-26 出版日期:2021-04-12 发布日期:2021-04-26
  • 通讯作者: 饶锡保,男,1964年生,硕士,教授级高级工程师,主要从事岩土力学性质方面的工作。E-mail: raoxibao8899@126.com E-mail:h130719203@163.com
  • 作者简介:王家辉,男,1993年生,硕士研究生,主要从事碎石桩复合地基和松散土石体的基本特性研究
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(No. 2017YFC0405001);国家自然科学基金(No. 51979009,No. 52008032);中央级科研院所基本科研业务费项目(No. CKSF2019191/YT)。

Model experimental study of the shear mechanism of vibroflotation stone column composite foundation

WANG Jia-hui1, RAO Xi-bao1, JIANG Ji-wei1, YAO Jin-song2, XIONG Shi-hu1, LU Yi-wei1, LI Hao-min1   

  1. 1. Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan, Hubei 430010, China; 2. Changjiang Institute of Survey Planning Design and Research, Wuhan, Hubei 430010, China
  • Received:2020-08-16 Revised:2020-09-26 Online:2021-04-12 Published:2021-04-26
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (2017YFC0405001), the National Natural Science Foundation of China (51979009, 52008032) and the Basic Scientific Research Operating Expenses of Central Research Institutes of China (CKSF2019191/YT)。

摘要: 为了研究某工程振冲碎石桩砂质粉土复合地基剪切变形机制和强度特性,采用大型叠环剪切仪开展了两组不同桩体置换率下的碎石桩复合地基模型试验。对剪应力与剪应变、不同应力状态下复合地基变形及开挖断面进行了系统分析,研究结果表明:砂质粉土复合地基呈弹塑性体的特征,应力水平线S=0.5可大致作为弹塑性体的分界线;在复合地基大变形剪切过程中,桩土具有很好的变形协调性,且随着桩体置换率的提升复合地基剪切变形是被抑制的;目前少数明确提出复合地基抗剪强度计算公式的国家规范都建议桩土应力比n取1,即仅考虑面积置换率因素,这导致不同置换率下复合地基的抗剪强度计算结果相差较小,按规范22.7%置换率相较40.3%置换率? 值仅小1.32°,而试验结果22.7%置换率相较40.3%置换率?值小3.65°,这表明碎石桩对复合地基抗剪能力的加固机制不仅限于置换率因素,也应考虑其对复合地基整体排水效果的改变等因素。

关键词: 碎石桩, 复合地基, 剪切破坏, 抗剪强度

Abstract: To study the shear deformation mechanism and strength characteristics of vibroflotation crushed stone column composite foundation in sandy silty soil, two model tests of crushed stone pile composite foundation with different displacement rates of pile were carried out by using large stacking ring shear apparatus. The relationship between shear stress and shear displacement, deformation of composite foundation under different stress states are systematic analyzed. The test results show that: 1) The sandy silty composite foundation has a feature of elastoplastic object and the stress level S=0.5 can be used as the elastoplastic object’s dividing line roughly. 2) In the process of large deformation destruction of composite foundation, the stone columns and soil have a good deformation consistency, meanwhile, the shear deformation is inhibited with the increase of displacement rate of pile. 3) At present, a few specifications in China suggest that the number of stress ratio of pile with soil is 1 for the shear strength calculation of composite foundation, which means that only pile area replacement is considered. As a result, the calculation results of shear strength are close under different pile replacement rates. The permutation rate of 22.7% has a 1.32° gap compare with 40.3% while the pile replacement rate of 22.7% has a 3.65° gap compare with 40.3% in the model test. It indicates that the reinforcement mechanism of stone columns on composite foundation should not be limited to the factor of displacement rate, the change of drainage effectiveness of composite foundation factor should also be considered.

Key words: stone column, composite foundation, shear failure, shear strength

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