›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (S2): 223-231.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

砂井联合水泥土搅拌桩复合地基固结解析解

秦 康1, 2,卢萌盟1, 2,蒋斌松1, 2   

  1. 1.中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221008; 2.中国矿业大学 力学与建筑工程学院,江苏 徐州 221008
  • 收稿日期:2014-01-04 出版日期:2014-10-31 发布日期:2014-11-12
  • 通讯作者: 卢萌盟,男,1979年生,博士后,副教授,硕士生导师,主要从事软黏土力学与地基处理等方面的科研和教学工作。 E-mail: lumm79@126.com
  • 作者简介:秦康,男,1987年生,硕士研究生,主要从事地基处理方面的工作。
  • 基金资助:

    中央高校基本科研业务费专项资金(No. 2013QNA43);国家自然科学基金(No. 51009135);中国博士后科学基金(No. 2012T50525)。

Analytical solution for consolidation of composite foundation with sand drains and cement-soil mixing piles

QIN Kang1, 2, LU Meng-meng1, 2, JIANG Bin-song1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China; 2. School of Mechanics & Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China
  • Received:2014-01-04 Online:2014-10-31 Published:2014-11-12

摘要: 砂井联合水泥土桩复合地基是一种新型的复合地基加固技术,既可以加快软土地基固结时间,又可以增强软土地基的强度。针对该组合型复合地基的布桩特点,该类复合地基可以简化成以水泥土搅拌桩为中心的轴对称固结模型,并假定孔隙水沿径向渗流到砂井体内的流量等同于砂井体内排出的水量,考虑砂井的涂抹效应,推导出该类型下砂井联合水泥土搅拌桩复合地基固结方程。根据实际工程荷载多数单级施加和地基附加应力呈梯形分布的特点,得出了砂井联合水泥土桩复合地基固结解析解。通过对单级荷载情况下的复合地基固结解析解的退化,得出了瞬时施加荷载下的解析解。最后分别针对井径比、加荷历时、桩-土模量比、砂井渗透系数等影响因素,对复合地基固结性状进行了分析。该解答对提高此类复合地基的设计和计算水平有一定的理论指导意义。

关键词: 组合型复合地基, 砂井, 水泥土搅拌桩, 固结, 解析解

Abstract: The combined composite foundation improved by both sand drain and cement-soil mixing piles, is a new technique of ground improvement for soft soils. It can not only accelerate the consolidation process but also enhance the bearing capacity of the soft soil foundation. According to the configuration of the pile and sand drains, this type of composite foundation is simplified as an axisymmetric model with the cement-soil mixing piles located at the center of the unit cell. The water is assumed to flow into the sand drain from the center along the radial direction and the water flows into the sand drain is equal to that flows out of it, i.e., the equal flow assumption at the soil-sand drain interface. In this way, the smear effect of the sand drain can be taken into account and the consolidation equation for this type of composite foundation is developed. Then analytical solution is obtained for the loading scheme which is applied gradually and the stress increment is distributed in a trapezoid form in the vertical direction. Furthermore, with degeneration of the obtained solution to the simple cases, the analytical solution under an instant loading is presented. Finally, the influences of the following parameters, including the ratio of influenced zone radius to sand drain radius, the loading period, pile-soil compression modulus and sand-drain’s permeability coefficient, are investigated. This analytical solution has a theoretical significance to improve the design and the calculation of this type of composite foundation.

Key words: combined composite foundation, sand drain, cement-soil mixing piles, consolidation, analytical solution

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[1] 涂园, 王奎华, 周建, 胡安峰, . 有效应力法和有效固结压力法在预压地基 强度计算中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 645-654.
[2] 程涛, 晏克勤, 胡仁杰, 郑俊杰, 张欢, 陈合龙, 江志杰, 刘强, . 非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 453-460.
[3] 蒙宇涵, 张必胜, 陈征, 梅国雄, . 线性加载下含砂垫层地基固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 461-468.
[4] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[5] 张雷, 王宁伟, 景立平, 方晨, 董瑞, . 电渗排水固结中电极材料的对比试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3493-3501.
[6] 张玉国, 万东阳, 郑言林, 韩帅, 杨晗玥, 段萌萌. 考虑径向渗透系数变化的真空预压 竖井地基固结解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3533-3541.
[7] 邱金伟, 蒲诃夫, 陈训龙, 吕伟东, 李磊. 污染泥堆场处置中自重固结 与污染物迁移的耦合分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3090-3098.
[8] 张治国, 黄茂松, 杨 轩, . 基于衬砌长期渗漏水影响的隧道施工扰动 诱发超孔隙水压消散及地层固结沉降解[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3135-3144.
[9] 李称, 吴文兵, 梅国雄, 宗梦繁, 梁荣柱, . 不同排水条件下城市固废一维降解固结解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3071-3080.
[10] 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038.
[11] 杨德欢, 颜荣涛, 韦昌富, 潘雪瑛, 张芹, . 饱和黏土平均粒间应力的确定方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2075-2084.
[12] 龚文惠, 赵旭东, 邱金伟, 李逸, 杨晗. 饱和软土大应变自重固结非线性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2099-2107.
[13] 加瑞, 雷华阳, . 有明黏土各向异性固结特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2231-2238.
[14] 罗庆姿, 陈晓平, 袁炳祥, 冯德銮, . 柔性侧限条件下软土的变形特性及固结模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2264-2274.
[15] 夏才初, 刘宇鹏, 吴福宝, 徐 晨, 邓云纲, . 基于西原模型的圆形隧道黏弹-黏塑性解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1638-1648.
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[1] 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 .
[2] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[3] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[4] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[5] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[6] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[7] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[8] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[9] 王光进,杨春和,张 超,马洪岭,孔祥云,侯克鹏. 超高排土场的粒径分级及其边坡稳定性分析研究[J]. , 2011, 32(3): 905 -913 .
[10] 胡海军,蒋明镜,赵 涛,彭建兵,李 红. 制样方法对重塑黄土单轴抗拉强度影响的初探[J]. , 2009, 30(S2): 196 -199 .