岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 1513-1522.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1571

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于环形等效的异形截面复合桩复合地基 固结理论研究

卢萌盟1, 2,单洁1, 2,李红军3,李传勋4   

  1. 1. 中国矿业大学 力学与土木工程学院,江苏 徐州 221006;2. 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 221006; 3. 绿地浙江事业部,浙江 杭州 310015;4. 江苏大学 土木工程与力学学院,江苏 镇江 212013
  • 收稿日期:2021-09-15 修回日期:2022-03-07 出版日期:2022-06-21 发布日期:2022-06-30
  • 通讯作者: 单洁,女,1998年生,硕士研究生,主要从事岩土方面的研究。E-mail: ts20030036a31tm@cumt.edu.cn E-mail: lumm79@126.com
  • 作者简介:卢萌盟,男,1979年生,博士,教授,博士生导师,主要从事软黏土力学与地基处理等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51878657,No.52178373,No.51878320);江苏省高校“青蓝工程”

Theoretical investigation of the consolidation for composite ground with profiled sectional composite piles based on the equivalent ring model

LU Meng-meng1, 2, SHAN Jie1, 2, LI Hong-jun3, LI Chuan-xun4   

  1. 1. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221006, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221006, China; 3. Zhejiang Real Estate Division, Greenland Holding Group, Hangzhou, Zhejiang 310015, China; 4. Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China
  • Received:2021-09-15 Revised:2022-03-07 Online:2022-06-21 Published:2022-06-30
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51878657, 52178373, 51878320) and the Qing-Lan Project.

摘要: 复合桩是指由两种不同材料经过复合施工形成一种新桩型,同一桩体由两种不同属性材料组成,从而起到互补增强的作用。以素混凝土芯砂石壳复合桩复合地基为研究对象,基于横截面积和周长恒定的原则,将其转化为等效环形单元。引入芯−桩面积比(混凝土芯与复合桩横截面积之比),基于等应变假设和达西定律,并考虑施工扰动及荷载随时间变化、附加应力随深度变化的情况,提出了复合桩复合地基固结解析模型,并给出了4种不同荷载模下的显式解答。最后,通过参数敏感性分析对复合地基的固结特性进行研究。结果表明:周长一定的方桩中,正方形截面桩的空心比最小,超静孔隙水压力消散最快;地基固结与芯−壳压缩模量比、渗透系数比成正相关;随着顶部荷载值的增加,固结逐渐加快。

关键词: 复合地基, 复合桩, 固结, 异形截面, 环形单元

Abstract: Composite pile refers to a new pile type generated by two different materials through a dual construction way. The composite pile is composed of two materials with different properties, which play a complementary and reinforcing role. Taking the composite ground improved by the concrete-cored sand-shell composite piles as the research object, the composite pile is transformed into an equivalent ring element based on the principle of constant cross-sectional area and perimeter. The core-pile ratio, i.e., the ratio of the concrete core and composite pile cross-sectional area was introduced, and the construction disturbance and the depth-dependent stress increment caused by time-varying surcharge loading was considered. A consolidation analytical model of the composite ground with composite piles was proposed based on the equal strain assumption and the Darcy’s law. Furthermore, explicit solutions under four different load conditions were obtained. Finally, the consolidation behaviors of the composite foundation were investigated by a series of parameter sensitivity analysis. The results show that the hollow ratio of the square section pile is the smallest and the excess pore water pressure dissipates fastest among the square piles with a certain circumference. The foundation consolidation rate is positively correlated to the core-shell compression modulus ratio and permeability coefficient ratio. With the increase in the top load, the consolidation rate gradually increases.

Key words: composite foundation, composite pile, consolidation, profiled section, ring element

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