岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 669-677.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0708

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

堤坝软土碎石桩复合地基计算参数研究

应宏伟1, 2, 3,闫旭政2, 3,周建2, 3,龚晓南2, 3,王阳扬1,韩华超4,侯靖4   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098;2. 浙江大学 滨海和城市岩土工程研究中心,浙江 杭州 310058; 3. 浙江大学 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心,浙江 杭州 310058;4. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 310014
  • 收稿日期:2022-05-12 接受日期:2022-07-27 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-21
  • 通讯作者: 闫旭政,男,1997年生,硕士研究生,主要从事地基处理的相关科研工作。E-mail:yanxuzheng188@zju.edu.cn E-mail:ice898@zju.edu.cn
  • 作者简介:应宏伟,男,1971年生,博士,教授,主要从事土力学及岩土工程的教学和科研工作。
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费(No. B200201012);国家自然科学基金(No. 51678523);浙江省建设科研项目(No. 2018K119)

Calculation parameters of stone column improved soft soil composite foundation of dam

YING Hong-wei1, 2, 3, YAN Xu-zheng2, 3, ZHOU Jian2, 3, GONG Xiao-nan2, 3, WANG Yang-yang1, HAN Hua-chao4, HOU Jing4   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 3. Engineering Research Center of Urban Underground Development of Zhejiang Province, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 4. PowerChina Huadong Engineering Corporation Limited, Hangzhou, Zhejiang 310014, China
  • Received:2022-05-12 Accepted:2022-07-27 Online:2023-11-16 Published:2023-11-21
  • Supported by:
    This work was supported by the Central Universities Basic Research Funding Project (B200201012), the National Natural Science Foundation of China (51678523) and the Zhejiang Province Construction Research Project (2018K119).

摘要: 目前确定碎石桩复合地基参数时,工程界常采用碎石与原状土参数按平面面积占比叠加的简化方法进行计算,对其适用条件较少关注。以卢旺达那巴龙格河二号水电站高土石坝深厚覆盖层软弱地基处理项目为背景,基于PLAXIS有限元平台,对不同面积置换率下含碎石芯软黏土复合试样进行三轴固结排水试验数值模拟,经室内三轴试验验证了数值模拟方案的合理性。对软土碎石桩复合地基的桩-土作用机制和土体硬化模型计算参数进行研究,将所获参数应用于坝基的变形分析,并与传统参数叠加法和碎石桩墙法进行对比。结果表明:采用数值复合试样法确定的土石坝软土碎石桩复合地基参数是合理的,在计算复合地基沉降时误差小;传统参数叠加法低估了软土碎石桩复合地基的沉降,仅适用于低应力水平、高面积置换率的情况,并且会高估复合地基的强度参数。采用数值复合试样法参数对坝基变形的二维有限元分析表明,根据坝体高度不同采取不同置换率的碎石桩分区加固地基的优化方案是可行的。

关键词: 碎石桩, 软土地基, 三轴试验, 有限元, 参数叠加法, 土体硬化模型

Abstract: When determining the parameters of stone column composite foundation, the simplified method of superposition of gravel and undisturbed soil parameters according to the proportion of plane area is often used in engineering, but the application conditions are seldom focused on. Based on the soft foundation treatment project for the deep overburden layer of the high earth-rockfill dam of the Nyabarongo II Hydropower Station in Rwanda, the triaxial consolidated-drained test numerical simulation of composite soft clay samples with gravel core under different area replacement rates was carried out using the PLAXIS finite element platform, and the rationalization of the numerical simulation scheme was verified by laboratory triaxial tests. The pile-soil interaction mechanism of stone column improved soft soil composite foundation was analyzed and the calculation parameters of hardening soil model were obtained. These parameters were applied to analyze the deformations of the dam foundation, compared with the traditional parameter- superposition method and the stone-column-wall method. The study shows that the parameters determined by the numerical composite sample method are reasonable and the error is negligible to analyze the settlement of the composite foundation of the earth-rock dam. However, the traditional parameter-superposition method underestimates the settlement of composite foundation, and it is only suitable for the conditions of low stress level and high area replacement rate, and will also overestimate the strength parameters of the stone column improved soft soil composite foundation. The two-dimensional finite element analysis of dam foundation deformation using the parameters of numerical composite sample method shows that it is feasible to adopt different replacement rates of stone columns to reinforce the foundation according to the different heights of the dam.

Key words: stone column, soft soil foundation, triaxial test, finite element, parameter-superposition method, hardening soil model

中图分类号: 

  • TU 473.1
[1] 蔡永明, 王志杰, 齐逸飞, 杨广庆, 王贺, . 土工格栅加筋橡胶碎石动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 87-96.
[2] 王瑞, 胡志平. 铁路路基动力响应的2.5D有限元方法研究现状及展望[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 284-301.
[3] 刘映晶, 杨杰, 朱汉华, 尹振宇, . 一种新的高渗透性地层中盾构隧道同步注浆浆液损失的多物理场模拟方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2744-2756.
[4] 石磊, 张希巍, . 超深钻岩芯地质环境真三轴试验装置研制及应用[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2161-2169.
[5] 杨奇, 王晓雅, 聂如松, 陈琛, 陈缘正, 徐方, . 间歇循环荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1671-1683.
[6] 张季如, 郑颜军, 彭伟珂, 王磊, 陈敬鑫. 填土应力路径下珊瑚砂幂律应力-应变模型的适用性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1309-1318.
[7] 邓鹏海, 刘泉声, 黄兴. 隧道底板渐进破裂碎胀大变形:一种新的底鼓机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1512-1529.
[8] 朱彬, 裴华富, 杨庆, 卢萌盟, 王涛, . 基于随机有限元法的波致海床响应概率分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1545-1556.
[9] 骆赵刚, 丁选明, 欧强, 蒋春勇, 方华强, . 土工格栅加筋珊瑚砂的强度及变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1053-1064.
[10] HANIFAH Hermil Rizki, RAHARDJO Paulus Pramono, LIM Aswin. 砂土地层圆形深基坑三维分析与测斜仪测量[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1142-1152.
[11] 李雪, 王滢, 高盟, 陈青生, 彭晓东, . 地震荷载作用下南海非饱和钙质砂动力特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 821-833.
[12] 王锐松, 郭成超, 林沛元, 王复明, . 富水粉土基坑装配式可回收支护开挖响应分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 843-853.
[13] 王泽驰, 邵帅, 魏军政, 邵生俊, 沈晓钧, 吴昊, . 考虑中主应力变化的原状黄土变形特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 854-860.
[14] 王瑞, 胡志平, 彭建兵, 王启耀, . 基于二维降阶Hermite插值的铁路路基动力响应2.5D有限元模拟[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 908-915.
[15] 李丽华, 张东方, 肖衡林, 王翠英, 邓永锋. 加筋稻壳灰改性土动力特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3360-3369.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王桂尧,李 斌,罗 军,付宏渊. 粉土基质吸力的新型量测装置与土-水特征研究[J]. , 2010, 31(11): 3678 -3682 .
[2] 王志萍,胡敏云,夏玲涛. 垃圾填土压缩特性的室内试验研究[J]. , 2009, 30(6): 1681 -1686 .
[3] 路军富,王明年,贾媛媛,喻 渝,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究[J]. , 2011, 32(3): 843 -848 .
[4] 杨 金,简文星,杨虎锋,张久龙. 三峡库区黄土坡滑坡浸润线动态变化规律研究[J]. , 2012, 33(3): 853 -858 .
[5] 方 焘 ,刘新荣 ,耿大新 ,罗 照 ,纪孝团 ,郑明新 . 大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)[J]. , 2012, 33(10): 2947 -2952 .
[6] 朱 星 ,许 强 ,汤明高 ,付小敏 ,周建斌 . 典型岩石破裂产生次声波试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1306 -1312 .
[7] 彭 翀 ,张宗亮 ,张丙印 ,袁友仁 . 高土石坝裂缝分析的变形倾度有限元法及其应用[J]. , 2013, 34(5): 1453 -1458 .
[8] 张艳博 ,黄晓红 ,李莎莎 ,刘祥鑫,. 含水砂岩在破坏过程中的频谱特性分析[J]. , 2013, 34(6): 1574 -1578 .
[9] 丁振洲,郑颖人,李利晟. 膨胀力变化规律试验研究[J]. , 2007, 28(7): 1328 -1332 .
[10] 陈永贵,邹银生,张可能,邓飞跃. 重金属污染物在黏土固化注浆帷幕中的运移规律[J]. , 2007, 28(12): 2583 -2589 .