基于孔隙介质模型的散体材料桩复合地基沉降分层总和分析方法--

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1、基于孔隙介质模型的散体材料桩复合地基沉降分层总和分析方法??　　中图分类号：TU472.1文献标识码：A　　散体材料桩如碎石桩、砂石桩等加固软土地基或路基是一种广泛应用的地基加固处理技术，且散体材料桩复合地基沉降分析是地基加固处理与基础工程设计的重要依据.但是，由于这种地基的明显不均匀性和应力应变关系复杂性，使得其沉降分析理论及方法研究还需要深化和完善，有必要对此进行更深入地研究.　　目前，复合模量法1-3是最为广泛的复合地基沉降分析方法之一，其基本思路是采用桩土复合模量代替天然地基压缩模量，再以分层总和法来计算复合地基的沉降，为此，盛崇文1利用桩土复合地基的面积置

2、换率，将载荷试验确定的桩土模量进行简单的加权平均处理以获得复合模量；Omine2建立了双重介质模型，在考虑桩与土各向异性基础上，利用桩土复合地基面积置换率来确定复合模量，王凤池等3考虑了桩长、桩端土性质对复合模量的影响，并利用复合地基桩体承载机理来修正复合模量面积比公式，从而对复合模量进行修正.另外，张定4基于碎石桩复合地基变形是竖向变形和横向变形的叠加，提出了一种桩土复合地基沉降分析方法.虽然上述各种方法获得了一定的成果，但是，均未体现附加应力和应力历史对复合地基变形力学参数的影响，而且，须采用压缩试验曲线或静载试验曲线来描述桩土模量的变化，这给实际工程计算带来了

3、不便.于是，曹文贵和刘海涛等5基于桩土复合地基沉降变形机理及其非线性特征，考虑荷载作用下桩土变形力学参数的变化，建立了刚性基础下散体材料桩复合地基沉降计算新方法.该方法反映了桩土变形力学参数的变化对复合地基沉降的影响，并且在沉降分析中避免了使用压缩试验曲线或静载试验曲线来描述模量的变化，使沉降计算过程更公式化.但是，这种方法并未反映桩土泊松比变化对复合地基沉降分析的影响，而且，在研究桩土模量变化规律时忽略了高阶变形微量的影响，存在明显的缺陷.如果在此方法的基础上合理地解决桩土模量和泊松比变化对沉降分析的影响，必将获得更为合理的散体材料桩复合地基沉降计算方法，这正是本

4、文研究的核心内容.　　为了建立散体材料桩复合地基沉降分析模型，首先做如下假定：　　1建筑结构基础为理想刚性基础，因此，桩与土的竖向变形是协调相等的.　　2桩与土界面水平或侧向变形连续.　　3考虑到散体材料桩具有较强的透水性，孔隙水极易排出，因此，不考虑孔隙水压力对地基沉降的影响.　　2桩或土体孔隙介质力学模型　　散体材料桩复合地基的桩和土均为孔隙介质体，在荷载作用下，其中孔隙可以被压缩，即桩或土的体积会发生变化，从而，导致其变形力学参数也会随之而变化，但是，散体材料桩和土颗粒骨架可视为传统固体力学研究对象，其变形力学参数为常数6，因此，从孔隙介质微观分析入手，就有可

5、能建立孔隙介质变形力学参数与孔隙介质骨架变形力学参数之间的关系.为此，必须探讨孔隙介质体应力与变形分别与颗粒骨架的应力和变形的关系，前者称为孔隙介质的表观应力和表观变形文献6中称为视应力和视应变，后者称为孔隙介质骨架的实际应力和实际变形，然后据此可建立孔隙介质力学模型，详细内容如下.　　上述即为散体材料桩复合地基孔隙介质力学分析模型，下面将在此基础上探讨桩或土体变形力学参数变化规律.　　3桩与土变形力学参数变化规律　　3.1附加应力作用下桩和土变形力学参数变化规律　　1桩和土泊松比的变化规律　　以土体为例，设第i地基压缩分层土体所受第j级竖向附加应力增量为　　Sym

6、bolsAszij，两个水平向附加应力增量分别为　　桩体孔隙率的变化同样需采用递推方法进行计算，其初始值nPi0的取值也将在本文3.2节进一步讨论.　　3桩和土附加应力确定方法　　由散体材料桩复合地基沉降分析模型可知，要求得散体材料桩复合地基沉降值，须知道土体所受的应力增量.因为散体材料复合地基中桩与土相互影响，因此，必须从这一力学特点入手，对桩或土体进行受力分析，以求得散体材料桩复合地基的桩土应力比，从而建立散体材料桩复合地基土体所受附加应力的确定方法，具体过程如下.　　以土体单元为例探讨桩或土的受力情况.本文