岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 479-489.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1479

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

考虑路堤−加固区相互作用的刚性桩复合 地基沉降算法

戴天毅1,肖世国2   

  1. 1. 西南交通大学 地质工程系,四川 成都 610031;2. 西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川 成都 610031
  • 收稿日期:2020-09-30 修回日期:2021-03-09 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-15
  • 通讯作者: 肖世国,男,1973年生,博士,教授,博士生导师,主要从事边坡与基础工程方面研究。E-mail: xiaoshiguo@swjtu.cn E-mail:swjtu_daitianyi@qq.com
  • 作者简介:戴天毅,男,1995年生,硕士研究生,主要从事地基处理方面研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No.51578466)

Settlement calculation method of rigid pile composite foundation considering interaction between supported embankment and improved zone

DAI Tian-yi1, XIAO Shi-guo2   

  1. 1. Department of Geological Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China; 2. Key Laboratory of High-speed Railway Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China
  • Received:2020-09-30 Revised:2021-03-09 Online:2022-06-30 Published:2022-07-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51578466).

摘要: 为合理计算路堤荷载作用下刚性桩复合地基沉降,考虑路基填土中的土拱效应以及路堤−地基加固区竖向荷载传递的耦合特征,基于填土中内、外土柱界面摩阻力系数随深度线性发挥模式以及复合地基中桩土相对位移模式与桩侧摩阻力系数分布模式,采用微元体静力平衡原理,并考虑路堤−加固区−下卧层之间的应力连续与变形协调条件,推导出了路堤下刚性桩复合地基的桩土应力比、桩土沉降差、加固区沉降量的计算公式,定量反映了路基填高、填土及软土地基的黏聚力和内摩擦角、桩长、桩径、桩间距等多个主要因素。实例分析表明,加固区沉降量的计算值与实测值误差一般不超过15%;桩长对加固区沉降呈非线性影响;面积置换率、地基土内摩擦角与黏聚力对加固区沉降均具有线性的负相关影响特征,且沉降量受内摩擦角影响比黏聚力更敏感。

关键词: 路堤, 刚性桩, 复合地基, 土拱效应, 加固区沉降

Abstract: In order to accurately calculate the settlement of rigid pile composite foundation under embankment load, an analysis method is provided based on vertically linear development model of friction coefficient between the inner and exterior soil columns in the embankment supported by the composite foundation, as well as distribution mode of pile-soil relative displacement and development coefficient of skin friction on the pile. Thus, considering soil arching effect in the embankment and coupling characteristics of vertical load transfer between the embankment and improved zone, pile-soil stress ratio, differential settlement between pile and soil, and settlement of the improved zone are all derived by the principle of static equilibrium of a microelement in the embankment-foundation system. The proposed method can quantitatively reflect the dominant influence factors, such as height of embankment, internal friction angle and cohesion of the filling and soft foundation soil, pile length, pile diameter and pile spacing. Analysis results of examples show that relative error between the calculated and measured values is less than 15%. Pile length has non-linear effect on the settlement of the improved zone, while area replacement ratio, cohesion and internal friction angle of the foundation soil have linearly negative effect on the settlement. Moreover, the settlement is more sensitive to internal friction angle than cohesion.

Key words: embankment, rigid piles, composite foundation, soil arching effect, settlement of improved zone

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[1] 徐方, 张期树, 冷伍明, 邓志龙, 董俊利, 刘思慧, . 基于附加应力扩散效应的新型预应力路堤 稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 431-442.
[2] 黎春林. 盾构开挖面三维曲面体破坏模型 及支护力计算方法研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2092-2102.
[3] 邓友生, 李令涛, 彭程谱, 李龙, 刘俊聪, 付云博. 静动荷载下桩网结构路基模型试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2149-2156.
[4] 卢萌盟, 单洁, 李红军, 李传勋, . 基于环形等效的异形截面复合桩复合地基 固结理论研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1513-1522.
[5] 杨涛, 吉映竹, . 变荷载下长排水体-短不排水桩 复合地基固结解析解[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1187-1196.
[6] 周杨, 陈永辉, 孔纲强, 陈龙, 陈庚. 路堤荷载下浅层就地固化联合管桩复合地基 桩−土应力比及沉降计算[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 688-696.
[7] 张恒志, 徐长节, 何寨兵, 黄展军, 何小辉, . 基于离散元方法的不同挡墙变位模式下有 限土体主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 257-267.
[8] 牛婷婷, 孙广超, . 高速铁路X形桩桩网复合地基动态响应分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1266-1280.
[9] 朱晟, 张远, 加力别克·阿哈力别克, 喻建清, 何兆升, . 基于增量分析的堆石坝瞬变-流变参数联合反演[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1453-1461.
[10] 王家辉, 饶锡保, 江洎洧, 姚劲松, 熊诗湖, 卢一为, 李浩民, . 振冲碎石桩复合地基抗剪机制的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1095-1103.
[11] 崔蓬勃, 朱永全, 刘勇, 朱正国, 潘英东, . 非饱和砂土隧道土拱效应模型试验 及颗粒流数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3451-3466.
[12] 张玲, 欧强, 赵明华, 丁选明, 刘健飞, . 移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性数值分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2865-2874.
[13] 鲍宁, 魏静, 陈建峰. 桩承式路堤土拱效应三维离散元分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 347-354.
[14] 陈盛原, 叶华洋, 张伟锋, 韦未, . 路堤荷载作用下柔性桩复合地基的沉降分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3077-3086.
[15] 庄妍, 李劭邦, 崔晓艳, 董晓强, 王康宇, . 高铁荷载下桩承式路基动力响应及土拱效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3119-3130.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .