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1、岩土工程界第11卷第1期检测与分析水泥搅拌桩复合地基沉降计算分析112文松霖姜志全张明光(1.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室2.长江水利勘察设计研究院)摘要拟建的兴隆水利枢纽主体建筑物将建在深厚的粉细砂层上,该地层结构较疏松、压缩性较大、承载力较低,根据工程地质特点,拟采用格栅式布置搅拌桩处理疏松的粉细砂层。为了合理有效地设计格栅状深层搅拌桩复合地基,采用有限元解析手段,研究分析了粉细砂地层条件下置换率、计算模型、加固宽度对搅拌桩复合地基沉降变形特性的影响。关键词搅拌桩复合地基有限元沉降在汉江中下游拟建的兴隆水利枢纽是南水北调元和非加固区土体单元及把单元分为搅拌桩单元和
2、中线四大配套工程之一,主体建筑物将建在深厚的土体单元两种情况考虑;对于加固区复合土体通过粉细砂层上,该地层结构较疏松、压缩性较大、承载改变置换率并采用相应的换算强度变形参数,分析力较低。为了提高坝址地基的承载能力及抗液化能搅拌桩复合地基的变形特性。力,经设计人员的综合比较分析,初步拟定采用搅拌[1]1计算模型概况桩加固泄水闸、船闸等主体结构地基。为了合理有效地设计格栅状深层搅拌桩处理方案,除需要掌具体的分析计算模型按以下4种方案考虑:模握搅拌桩(包括连体桩)的承载特性外,还必须了解型I是将复合地基简化为复合土体,采用复合模量粉细砂地层条件下搅拌桩复合地基的沉降变形特作为加固层的变
3、形模量,荷载作用宽度为24m,在复性。合土体上设置宽为26m的C10底板。模型II是将采用复合地基技术除可以提高地基的承载力复合地基简化为复合土体,采用复合模量作为加固外,还可以减少地基的沉降量。深厚软土地区建筑层的变形模量,荷载作用宽度为24m,在复合土体上工程事故不少是由于沉降过大,特别是不均匀沉降不设置底板。模型III是将土体和桩体分开考虑,土过大引起的,许多工程采用复合地基主要目的是为体和桩体采用相应的变形模量,土体和桩体通过节了减少沉降;因此,复合地基沉降计算在复合地基设点联结,在接触面处不设接触面单元。荷载作用宽[2~8]度为24m,在复合土体上设置宽为26m的C10
4、底计中占有重要地位。当按沉降控制设计时,沉降计算在设计中的地位更为重要。但目前复合地基板。模型IV是将土体和桩体分开考虑,土体和桩体沉降计算水平远落后于工程实践的需要。在各类实采用相应的变形模量,土体和桩体通过节点联结,在用计算方法中,通常把复合地基沉降量分为加固区接触面处不设接触面单元。荷载作用宽度为24m,在复合土体上不设置底板(图1~4)。采用这4种的沉降量S1和下卧层的沉降量S2,基础和复合地基之间垫层的压缩量常被忽略。复合地基在荷载作用计算模型进行了以下几个方面的定性分析计算:1)下的沉降也可采用有限元法进行计算。有限元法在复合地基应力~应变分布;2)置换率对复合地基沉
5、降的影响:3)不同计算模型对复合地基沉降的影几何模型处理上大致分为两类:一类在单元划分上响;4)复合地基的应力扩散。把单元分为增强体单元和土体单元,并根据需要在增强体单元与土体单元之间设置或不设置界面单2计算结果及分析元;另一类在单元划分上把单元分为加固区复合土体单元和非加固区土体单元,复合土体单元采用复2.1复合地基应力~应变分布特性合体材料参数。为了研究兴隆水利枢纽工程不同置计算模型采用模型I,搅拌桩桩长为8m,变形模换率搅拌桩复合地基的强度变形特性,采用有限元量采用300MPa;粉细砂的变形模量采用10MPa;C104进行了分析计算,按把单元分为加固区复合土体单底板的变形模
6、量采用1.75@10MPa;上部荷载作用1收稿日期22007-6-0441检测与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.1由沉降等值线图可见,在加固区域深度内沉降等值线变化较小,而下卧层的等值线变化明显,随深度的增加,下卧层的沉降迅速减小。在Ry等值线图上,加固区域Ry等值线在垂直方向的减小较缓,在水平方向的衰减迅速,说明由于桩体的存在,使得加固区域的复合土体强度增加,将荷载传递至深层土体的能力增强,相应地荷载向周围土体的扩散程度减小。而在下卧层,Ry等值线在水平方向的扩散比较明显,且在垂直方向衰减迅速,图1模型I的有限元计算网格划分说明由加
7、固层传递到下卧层的荷载经下卧层向周围土体扩散。因此,对于搅拌桩复合地基,由于搅拌桩的存在,使得加固区的整体强度增强,将上部荷载传递至深层土体,从而提高了地基的承载力、降低沉降量。图2模型⑴的有限元计算网格划分图5模型I(m=0.3)沉降等值线图3模型⑵的有限元计算网格划分图6模型I(m=0.3)的R等值线y2.2置换率的变化对复合地基沉降的影响图5、图7~9为计算模型I的不同置换率的沉降等值线分布图。图10为不同置换率沿深度变化的中心点位置土体的沉降曲线。从图10和表1不难看出,
