广义复合地基介绍.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计和优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,复合地基技术推广应用过程,碎石桩,复合地基,水泥搅拌桩,复合地基,低强度混凝土桩,复合地基,钢筋混凝土桩,复合地基,复合地基发展过程,=,散体材料桩的承载力,主要取决于,桩周土体的侧限能力,若,则,碎石桩的荷载传递机理,土,碎石桩,水,碎石,土,碎石桩,土,碎石桩,水泥土桩的荷载传递机理,当桩长,达到一,定量时,理想刚性桩,可压缩性桩,可压缩性桩,有效桩长的概念,桩体相对刚度,王启铜,（,1991,）,式中：,E,桩体弹性模量；,L,、,r,桩长、桩径；,E,s,、,s,桩周土弹性模量,和泊松比；,G,s,桩周土剪切模量。,有效桩长、桩径和桩土模量的关系,段继伟,（,1993,）,式中：,E,p,桩体弹性模量；,d,桩径；,l,c,有效桩长。,E,s,桩周土弹性模量；,复合地基发展过程,碎石桩,复合地基,水泥搅拌桩,复合地基,狭义,复合地基概念,广义,复合地基概念,散体材料,复合地基,柔性桩,复合地基,低强度混凝土桩,复合地基,钢筋混凝土桩,复合地基,刚性桩,复合地基,散体材料桩复合地基,碎石桩复合地基,柔性桩复合地基,刚性桩复合地基,狭义复合地基,广义复合地基,如：碎石桩、砂石桩,如：水泥土桩,如：混凝土桩,广义复合地基概念,复合地基学术讨论会,（,1990,承德）,中国建筑学会地基基础专业委员会,复合地基理论与实践学术讨论会,（,1996,杭州）,中国土木工程学会土力学及基础工程学会,地基处理学术委员会,为了满足工程建设对应用复合地基技术的要求，,学习,、,总结了国内外有关复合地基理论和实践的研究成果，特别是我们承担国家自然科学基金项目,柔性桩复合地基承载力和变形及与上部结构共同作用研究,(1990-1992),和浙江省自然科学基金项目,复合地基承载力和变形计算理论研究,(1990-1992),的研究成果，于,1992,年出版第一部复合地基专著,复合地基,，,建立了复合地基理论框架。,1992,年出版第一部复合地基专著,复合地基,建立了复合地基理论框架,复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。,龚晓南，,1992,定义,复合地基理论及工程应用,中国建筑工业出版社，,2002,第,1,章绪论,第,2,章土和复合土的基本性状,第,3,章桩体复合地基承载力,第,4,章水平向增强体复合地基承载力,第,5,章复合地基沉降计算,第,6,章复合地基优化设计和按沉降控制设计,第,7,章基础刚度对复合地基性状影响,第,8,章复合地基在地基基础工程中的地位和评价,第,9,章复合地基震动反应和地震响应,第,10,章复合地基工程应用及实例,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,复合地基与按沉降控制设计,复合地基优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论和开展进一步研究工作的建议,浅基础,的荷载传递,路线,浅基础,上部结构,荷载,基础板,地基土体,对,端承桩,，依靠桩的,端承力,传递给桩端持力层。,上部结构,荷载,桩基础,的荷载传递,路线,基础板,桩,地基土体,土层,岩层,端承桩,土层,摩擦桩,对,摩擦桩,，通过桩,侧摩阻力,和,桩端端承力,传递给地基土体，,而以,桩侧摩阻力,为主。,复合地基,复合地基,的荷载传递,路线,上部结构,荷载,基础板,桩体,地基土体,土层,浅基础、桩基础和复合地基的,荷载传递,路线,土层,土层,岩层,端承桩,土层,摩擦桩,复合地基,桩基础,浅基础,复合地基的本质,是否设置垫层是形成复合地基的必要条件,?,桩体不与基础底板连接是形成复合地基的,必要条件,?,只有砂石桩才能形成复合地基,?,桩体与桩间土是否共同承担荷载是形成复合地基的必要条件，也是复合地基的本质。,浅基础、复合地基和桩基础的关系,浅基础,复合地基,桩基础,Shallow,Foundation,Composite,Foundation,Pile,Foundation,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,图中：,E,p,E,s,1,，,E,p,E,s,2,其中,E,p,为桩体模量；,E,s,1,为桩间土模量；,E,s,2,为加固区下卧层,土体模量。,散体材料桩复合地基,散体材料桩在荷载作用,下产生侧向鼓胀变形，能够,保证增强体和地基土体共同,直接承担上部结构传来的荷,载。,因此,散体材料桩复合地,基均满足形成条件。,E,s1,E,s2,刚性基础,E,p,图中：,E,p,E,s,1,，,E,p,E,s,2,其中,E,p,为桩体模量；,E,s,1,为桩间土模量；,E,s,2,为加固区下卧层,土体模量。,刚性基础下粘结材料桩与地基土体,形成复合地基的条件,粘结材料桩在荷载作用下产,生桩体压缩和向下移动,为了保,证桩和桩间土共同承担荷载必须,考虑复合地基形成条件。,E,s1,E,s2,刚性基础,E,p,右图中，在荷载作用下，刚,性基础下的桩和桩间土沉降量相,同，可保证桩和土共同直接承担,荷载。,刚性基础下粘结材料桩与地基土体,形成复合地基的条件,右图中，桩落在不可压缩层,上，在基础下设置柔性垫层。一,般情况在荷载作用下，通过柔性,垫层的协调，也可保证桩和桩间,土两者共同承担荷载。,如果桩和桩间土之间可能产,生的最大差异变形超过垫层的协,调能力，则虽然设置了柔性垫层,也不能保证桩和桩间土始终能够,共同直接承担荷载。,图中：,E,p,E,s,1,，,E,p,E,s,2,其中,E,p,为桩体模量；,E,s,1,为桩间土模量；,E,s,2,为垫层模量。,E,s2,不可压缩层,E,s1,刚性基础,E,p,垫层,刚性基础下粘结材料桩与地基土体,形成复合地基的条件,右图中，桩落在不可压缩层,上，且未设置垫层。在荷载作用,下，开始时增强体和桩间土体中,的竖向应力大小大致上按模量比,分配，但是随着土体产生蠕变，,荷载向增强体上转移。特别是遇,地下水位下降等因素，桩间土体,进一步压缩，可能不再承担荷载。,在这种情况下两者难以共同承担,荷载，也就是说桩和桩间土不能,形成复合地基。,图中：,E,p,E,s,1,其中,E,p,为桩体模量；,E,s,1,为桩间土模量。,E,s1,不可压缩层,刚性基础,E,p,刚性基础下粘结材料桩与地基土体,形成复合地基的条件,右图中，复合地基中增强体穿透最薄弱土层，落在相对好的土层上，,E,s2,E,s1,。在这种情况下，应重视,E,p,、,E,s1,和,E,s2,三者之间的关系，保证在荷载作用下通过桩体和桩间土变形协调来保证桩和桩间土共同承担荷载。,图中：,E,p,E,s,1,，,E,p,E,s,2,其中,E,p,为桩体模量；,E,s,1,为桩间土模量；,E,s,2,为加固区下卧层,土体模量。,相对好土层,E,s1,刚性基础,E,p,最软弱土层,E,s2,因此采用粘结材料桩，特别是采用刚性桩复合地基时需要重视复合地基的形成条件的分析。这是当前复合地基应用中必须重视的问题。,刚性基础下粘结材料桩与地基土体,形成复合地基的条件,E,s1,E,s2,刚性基础,E,p,相对好土层,E,s1,刚性基础,E,p,最软弱土层,E,s2,能形成,复合地基,E,s1,不可压缩层,刚性基础,E,p,形成复合,地基有条件,E,s2,不可压缩层,E,s1,刚性基础,E,p,垫层,不能形成,复合地基,形成复合,地基有条件,路堤下粘结材料桩与地基土体,形成复合地基的条件,土工格栅,加筋垫层,在荷载作用下，路堤下粘结材料桩能,够产生桩体压缩、向下位移、并能在路堤,沉降时插入路堤土体中。一般情况下，能,够保证增强体和地基土体共同直接承担上,部结构传来的荷载。,因此路堤下粘结材料,桩复合地基满足形成条件。,复合地基形成条件,桩体,基础,有无条件,散体材料桩,与地基土形成复合地基,无,粘结材料桩,刚性,有,粘结材料桩,柔性,无,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对,对复合地基性状的影响,复合地基与按沉降控制设计,复合地基优化设计,复合地基承载力计算,复合地基 沉降计算,工程实例,结论和开展进一步研究工作的建议,复合地基形式,按增强体方向和性质分类,竖向增强体,复合地基,散体材料桩,复合地基,水平增强体复合地基,粘结材料桩,复合地基,刚性材料桩,复合地基,柔性材料桩,复合地基,复合地基形式,按基础刚度和有无垫层分类,刚性基础下复合地基,有垫层（柔性）,柔性基础下复合地基,无垫层,有垫层（刚性）,无垫层,刚性基础下复合地基,（无垫层）,刚性基础下复合地基,（有垫层）,柔性基础下复合地基,（无垫层）,柔性基础下复合地基,（有垫层）,复合地基形式,按增强体长度分类,等长桩复合地基,长短桩复合地基,长短相间,外长中短,中长外短,问题：,哪种形式好？,哪种形式沉降小？,长短桩复合地基长短桩布置形式,长短相间,外长中短,中长外短,(,龚晓南、陈明中,2001),沉降小,但基础扳中弯矩大,沉降大,但基础扳中弯矩小,长短相间长短桩复合地基,长桩,：,多用刚度较大的粘结材料桩，如低,强度混凝土桩、钢筋混凝土桩等。,短桩,：,多用刚度较小的粘结材料桩、散体,材料桩，如水泥土桩、砂石桩、石,灰桩等,长短桩复合地基的优点,长短桩复合地基加固区浅部置换率大，而深部置,换率小。,采用长短桩复合地基可充分发挥材料加固潜能，,加固效果好，而且经济。,在荷载作用下，地基浅部附加应力大，而深部附,加应力小；,一般情况下，天然地基浅部土体压缩模量小，而,深部土体压缩模量大。,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,地基处理方法分类,按照加固地基的机理，地基处理方法可分为六类：,置换,冷、热处理,加筋,排水固结,灌入固化物,振密、挤密,地基处理方法分类,按照加固形成的人工地基，地基处理方法也可分为二大类：,均质地基,(,或称土质改良,),复合地基,地基处理与复合地基,地基处理,土质改良,复合地基,水泥土复合地基,加筋土复合地基等,石灰桩复,合地基,碎石桩复合地基,低强度桩复合地基,其他方法,强夯法,排水固结法（堆载预压法）,地基处理与复合地基,复合地基在地基处理形成的人工地基中,占有很大的比例，而且呈发展趋势。,因此，复合地基技术在地基处理技术中,有着非常重要的地位，复合地基理论和实践,的发展将进一步促进地基处理水平的提高。,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,疏桩基础,减少沉降量,桩基础,考虑桩土共同,作用的桩基础,复合桩基,复合桩基概念的形成,疏桩基础,管自立于,1990,年提出,“,疏桩基础,”,的概念。,为了使桩间土能够有效地直接承担荷载，采用桩,距比较大的桩基础。在桩基设计计算时考虑桩和,桩间土共同直接承担荷载，以减少用桩量。,“,疏桩基础,”,的实质已超越了传统桩基理论中,桩基础的概念，考虑了桩间土参与直接承担荷载。,减少沉降量桩基,黄绍铭等（,1990,）提出,“,减小沉降量桩基,”,的,概念。采用桩基础有二个主要目的：一是提高地,基承载力，二是减少沉降。,就概念而言，以减少沉降为主要目的,的,桩基,础称为,“,减少沉降量桩基础,”,。,“,减小沉降量桩基础,”,不仅以减小沉降为目的，而且在桩基设计中考虑了,桩和土共同直接承担荷载，也已超越了经典桩基理,论中桩基础的概念。,考虑桩土共同作用,在工程界，不少设计人员在摩擦桩基础设计,中试图考虑部分荷载（例如,10%,）由桩间土承担。,在学术界，采用数值分析方法分析桩土共同,作用成为可能。建议考虑桩间土承担荷载的作用。,疏桩基础,减少沉降量,桩基础,考虑桩土,共同作用,复合桩基,复合桩基概念的形成,观念碰撞、,交流，形成,新概念。,复合桩基的本质,复合桩基的本质是,桩和桩间土共同直接承,担荷载。是否可以说是,广义桩基础的概念。,复合桩基与复合地基,复合桩基和复合地基均要求桩和桩间土直接承担荷载，,两者的本质是一致的。,复合桩基和复合地基均需一定的形成件，而且两者的,形成条件是一致的。,可以认为复合桩基是一种不带垫层的刚性桩复合地基。,将复合桩基视为一种形式的复合地基，有利于复合地,基和复合桩基理论研究的深入和应用水平的提高。,复合桩基与复合地基和桩基础的关系,浅基础,复合地基,桩基础,Shallow,Foundation,Composite,Foundation,Pile,Foundation,复合桩基,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,复合地基与双层地基,复合地基,双层地基,问题：,A,1,点应力大？,还是,A,2,点应力大？,复合地基与双层地基,复合地基,双层地基,答案：,A,1,点比,A2,应力大。,双层地基的当层法,双层地基,均质地基,复合地基与双层地基,由上述分析可以看出复合地基与双层地,基在荷载作用下地基性状的差别是很大的。,将复合地基视为双层地基采用当层法计,算,低估了复合地基加固区下卧层中的附加应,力,可能带来很大的误差，而且是偏不安全的。,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,复合地基位移场特性,均质地基和单桩带台地基土中应力泡,（,a,）均质地基 （,b,）单桩带台地基,复合地基位移场特性,复合地基中的应力泡,场地位于宁波甬江南岸，属全新世晚期冲海积平原，地势平,坦，大多为耕地，土层自上而下分布如下：,2,层：粘土，灰黄黄褐色，可塑；层厚为,1.00,1.20m,。,3,层：淤泥质粉质粘土，浅灰色，流塑；层厚为,1.4,2.0m,。,1,2,层：淤泥，灰色，流塑；层厚为,12.62,15.2m,。,2,层：淤泥质粘土，深灰色，流塑；层厚为,12.1,25m,。,搅拌桩复合地基设计参数为：,水泥掺入量,15%,搅拌桩直径,500mm,桩长,15.0m,复合,地基置换率为,18.0%,复合地基位移场特性,工程案例分析,浅基础和水泥搅拌桩复合地基地基沉降比较分析,复合地基位移场特性,工程案例分析,经水泥土加固后的土层压缩量大幅度减小，,而复合地基加固区下卧层土层的压缩量比天然地,基中相应的土层压缩量要大不少。,复合地基位移场特性,工程案例分析,复合地基沉降量比浅基础沉降量明显减小，,说明采用复合地基对减小沉降非常有效。,分析表明,:,依靠提高置换率,或提高桩体,模量，进一步减小加固区压缩量的潜力是很,小的。增大加固区的模量还会使下卧层土体,中附加应力增大，增加下卧层土体的压缩量。,由此可以得到进一步减小沉降量的关键是减,小下卧层的压缩量。减小下卧层的压缩量最,有效的办法是通过增加加固区的厚度，减小,下卧层中软弱土层的厚度。,这一结论为复合地基优化设计指明了方,向。,复合地基位移场特性,工程案例分析,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,刚性基础和柔性基础下复合地基试验,刚性基础下复合,地基模型试验,柔性基础下复合,地基模型试验,试验结论,桩土荷载分担比：,由于刚性基础下桩和桩间土沉降一致，,桩承受较大荷载，桩土荷载分担比较大，且随着沉降发,展逐步增加。柔性基础下桩和桩间土沉降可自由发展，,桩不仅产生沉降，而且相对土体桩顶端向上刺入土层，,因此柔性基础下桩土荷载分担比较小。,破坏模式：,刚性基础下，随着总荷载增加，桩首先进入,极限状态，进而导致复合地基的破坏；柔性基础下，土,首先进入极限状态，进而导致复合地基破坏。,承载力和沉降：,柔性基础下复合地基沉降量比刚性基础,下复合地基沉降量大，而且柔性基础下复合地基极限承,载力比刚性基础下复合地基极限承载力小。,n,E,(MPa),有限元分析计算中：,桩长,10m,，置换率,14,，,桩土均采用线弹性模型：,土体,:,桩,:,基础板厚,0.5m,。,基础刚度对复合地基性状影响,（）,桩土应力比随基础模量变化的情况,基础刚度对复合地基性状影响,（）,复合地基最大沉降随基础模量变化情况,E,(MPa),S,(mm,),目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,刚性基础下垫层作用机理,A,土体,，,B,桩体,问题：,A1,还是,A2,处应力大？,B1,还是,B2,处应力大？,刚性基础下垫层作用机理,垫层作用：发挥桩间土的承,载潜能，减小桩体中的剪应力,答案：,A1,处,竖向应力和水平向应力,均比,A2,处的应力大。,B1,处,竖向应力比,B2,处应力小,而水平向应力比,B2,处应力大。,A,土体,，,B,桩体,路堤下垫层作用,土工格栅,加筋垫层,垫层作用：有利于发挥桩的承载,潜能，提高复合地基承载力,结论与意见,为了改善柔性基础下复合地基性状，充分发挥桩体的承载潜能，应在复合地基加固区上设置刚度较大的垫层，如土工格栅加筋垫层，灰土垫层等。,不加垫层的，桩土相对模量较大的复合地基在,柔性基础下应慎用。,将刚性基础下复合地基承载力和沉降计算方法应用,于柔性基础下复合地基承载力和沉降计算是不合理的，,也是不安全的。,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,按沉降控制设计的概念,按沉降控制设计理论,在复合地基设计中的重要性,深厚软土地基基础设计沉降控制的地位,复合地基形成条件,控制复合地基沉降的重要性,建筑工程中控制沉降的重要性,复合地基优化设计,复合地基优化设计两个层面,:,复合地基型式的合理选用,复合地基型式确定后，复合地基设计参数的优化。,思路,沉降控制,变置换率（长短桩）,变刚度设计,满足承载力要求,采用复合,地基目的,提高承载力,减小沉降,散体材料桩,置换率,桩长（减小软弱下卧层厚度）,粘结材料桩,置换率、桩长,复合地基优化设计,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,竖向增强体复合地基极限承载力计算,式中：,p,pf,单桩极限承载力，单位,kPa,；,p,sf,天然地基极限承载力，单位,kPa,；,k,1,反映复合地基中桩体实际极限承载力与单桩极限承载力不同的,修正系数；,k,2,反映复合地基中桩间土实际极限承载力与天然地基极限承载力,不同的修正系数；,1,复合地基破坏时，桩体发挥其极限强度的比例，称为桩体极限,强度发挥度。若桩体先达到极限强度，则,1,=1.0,；,若桩间土先达极限强度，则,1,1.0,；,2,复合地基破坏时桩间土发挥其极限强度的比例，称为桩间土极,限强度发挥度。若桩间土先达极限强度，则,2,=1.0,；,若桩体先达到极限强度，则,2,1.0,；,m,复合地基置换率。,在圆弧分析法计算中，假设的圆,弧滑动面往往经过加固区和未加固区。,地基土的强度应分区计算。加固区和未,加固区土体应采用不同的强度指标。未,加固区采用天然地基土体强度指标。加,固区土体强度指标要采用复合土体综合,强度指标，也可分别采用桩体和桩间土,的强度指标计算。,复合地基稳定性分析,复合地基承载力满足要求不等于稳定性满足要求，特别是路堤下的复合地基。福建一高速公路失稳事故分析也说明了这一点。复合地基稳定性分析一般可采用圆弧分析法分析。,散体材料桩的极限承载力,-,极限侧限力,-,桩体材料被动土压力系数,该结论告诉 我们什么？,散体材料桩的承载力,主要取决于,桩周土体的侧限能力,软粘土地基采用散体材料桩加固效果不好,散体材料桩的荷载传递机理,国内外学者提出许多碎石桩极限承载力的,计算公式，如,Brauns,（,1978,）,计算式、圆筒形,孔扩张理论计算式、,Wong,H.Y(1975),计算式、,Hughes,和,Withers(1974),计算式、被动土压力计,算式等。南京水科院盛崇文等通过理论分析和,工程实测成果比较分析表明，没有一种计算方,法明显优于其它方法。,这里简要介绍,Brauns,（,1978,）,计算式。,散体材料桩的极限承载力,Brauns(1978),计算式,散体材料桩极限承载力计算,假设：,1,、滑动面成漏斗形；,2,、桩周土与桩体间摩擦力，环向应力,等于零；,3,、不计地基土和桩体的自重,式中：,c,u,桩间土不排水抗剪强度；,滑动面与水平面夹角；,s,桩周土上荷载；,p,桩体材料内摩擦角。,Brauns(1978),计算式,Brauns(1978),计算式,滑动面与水平面的夹角,要按下式用试算法求出：,Brauns,理论碎石桩承载力简化计算式：,（,s,s,=0,；,p,=38,；,p,=64,；,=61,）,粘结材料桩极限承载力,根据下述两种情况计算确定桩的承载力：,式中,桩周土的极限摩擦力；,S,a,桩身周边长度；,L,i,按土层划分的各段桩长；,R,桩端土极限承载力；,A,p,桩身横断面积。,根据桩身材料强度计算承载力,取较小值,q,桩体极限抗压强度。,根据桩侧摩擦力和桩端端阻力计算承载力,Skempton,极限承载力公式：,天然地基极限承载力,式中,D,-,基础埋深；,c,u,-,不排水抗剪强度；,N,c,-,承载力系数，,0,时，,N,c,5.14,；,B,-,基础宽度；,L,-,基础长度。,关于应用桩土应力比表达的承载力公式,?,?,或,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,式中,s,-,复合地基的沉降,;,s1,-,复合地基加固区的压缩量,;,s2,-,地基压缩层厚度内加固区下卧层的压缩量。,复合地基沉降,复合地基加固区压缩量,S,1,复合模量法,(,Ec,法,),应力修正法,(,Es,法,),桩身压缩量法,(,Ep,法,),复合模量法,(,Ec,法,),将,复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一,复合土体，采用复合压缩模量,E,cs,来评价复合土体的,压缩性，并采用分层总和法计算加固区土层压缩量。,-,第,i,层复合土上附加应力增量；,-,第,i,层复合土层的厚度。,加固区土层压缩量的表达式为,复合压缩模量,(,Ec,法,),竖向增强体复合地基复合土压缩模量通常采用面积,加权平均法计算，即,式中,E,ps,-,桩体压缩模量；,E,ss,-,桩间土压缩模量；,m,-,复合地基置换率。,加固区下卧层的压缩量,S,2,压力扩散法,等效实体法,改进,Geddes,法,计算附加应力方法：,压力扩散法,式中,B,-,复合地基上荷载作用宽度；,D,-,复合地基上荷载作用长度；,h,-,复合地基加固区厚度。,问题,:,如何合理确定 值,?,模量比对扩散角的影响,H,复合地基加固深度；,B,复合地基荷载宽度。,H=10m,，,H/B=4,H=10m,，,H/B=1,H=10m,，,模量比为,1,模量比对扩散角的影响,H=10m,，模量比为,1,H=10m,，,模量比为,2,H=10m,，模量比为,12,H=10m,，,模量比为,4,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,工程地质情况,工程实例,1:,刚性桩复合地基在浙医一院门诊综合楼工程中应用,（,粘质粉土,粉质粘土和混卵石,1.8m,5.9m,桩基方案,岩层,岩层,1.5m2.5m,复合地基方案,地下室,垫层,地上,22,层,+2,层地下室,桩径,:,800mm,1000mm,1200mm,桩长,:,39m,桩径,:,600mm,桩长,:,31m,沉降,:,20mm,费用,:,330,万元,沉降,:,120mm,费用,:,120+30,万元,复合地基桩土荷载分担比和沉降,桩土荷载分担比,(,%,),荷载,桩,土,桩,土,2,59,41,104t,45.7kPa,6,67,33,10,73,27,14,76,24,18,78,22,22,80,20,405t,87.6kPa,预计沉降,120.0mm,实际沉降,18.1mm,桩是否可,再短一点,?,置换率是否可,再低一点,?,工程实例2：,杭宁高速公路K101960通道,低强度混凝土桩复合地基(,2002,),工程背景,该路段线路多采用砂井堆载预压法处理。若一般,涵洞和通道地基也采用砂井堆载预压法处理，不仅预,压完成后再进行开挖费时间，而且堆载预压和再开挖,工期长影响当地群众交通，给村民生产和生活造成困,难。若采用桩基础，工程费用较大，而且在涵洞和通,道与填土路堤联接处容易产生沉降差，形成,“,跳车,”,现,象。为了较好处理上述一般涵洞和通道地基的地基处,理问题，根据我们建议，杭宁高速公路,K101+960,处,的通道地基由原砂井堆载预压法处理改用低强度混凝,土桩复合地基处理。,工程实例2：,杭宁高速公路K101960通道,低强度混凝土桩复合地基(,2002,),工程实例2：,杭宁高速公路K101960通道 低强度混凝土桩复合地基(,2002,),-,测试平面布置图,工程实例2：,杭宁高速公路K101960通道,低强度混凝土桩复合地基(,2002,),测试成果和运营情况说明杭宁高速公路一通道地基采用,低强度混凝土桩复合地基加固是成功的，取得了较好的,效果。该方法施工速度快，工期短，比原设计的塑料排,水板超载预压处理方案缩短工期,1,年左右，而且不需进,行二次开挖，解决了施工期村民的交通问题，处理后路,基工后沉降和不均匀沉降较小。与采用水泥搅拌桩加固,比较，采用低强度混凝土桩加固具有桩身施工质量较易,控制，处理深度较深（可达,20 m,以上），处理费用较低,等优点。,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计与优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,结论,随着复合地基技术的推广应用，狭义复合地基,概念己发展成广义复合地基概念。复合地基在我国,已成为一种常用的地基基础型式。,复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分,土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加,筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强,体两部分组成的人工地基。,结论,形成复合地基是有条件的。不能满足形成复合,地基的条件，而以复合地基理念进行设计是不安全,的。它高估了承载能力，降低了安全度，可能造成,工程事故，应该引起充分重视。,复合地基的本质是桩和桩间土共同直接承担荷,载。这也是复合地基与浅基础和桩基础之间的主要,区别。,结论,复合桩基的本质，复合桩基的形成条件，复合,桩基的承载力和变形特性等与复合地基有类似之处，,也可将复合桩基视为复合地基的一种型式。,在荷载作用下，复合地基与双层地基性状有较,大区别，在复合地基计算中直接用双层地基的计算,方法是偏不安全的。,结论,基础刚度和垫层对复合地基的性状有重要的影响。,柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比的要比刚性基,础下的小。基础刚度不同，桩体复合地基的破坏模式,不同。在相同的条件下，柔性基础下复合地基的沉降,比刚性基础下复合地基沉降要大，承载力要小。,为了提高柔性基础下复合地基的承载力，减小沉,降，可在复合地基和柔性基础之间设置刚度较大的垫,层，如采用土工格栅碎石垫层等。不设刚度较大的垫,层的柔性基础下桩体复合地基应慎用。,结论,对复合地基位移场的分析表明，进一步减小沉,降量的关键是减小下卧层土体的压缩量。而减小下,卧层土体压缩量最有效的办法是增加加固区的厚度，,减小下卧层中软弱土层的厚度。这一结论为复合地,基优化设计指明了方向。,广义复合地基理论和工程应用的发展具有巨大,的社会效益和经济效益，同时促进了基础工程学的,发展。,目录,复合地基技术在我国的发展和广义复合地基概念的形成,复合地基的本质,复合地基形成条件,分类与常用形式,地基处理与复合地基,复合桩基与复合地基,复合地基与双层地基,复合地基位移场特性,基础刚度对复合地基性状的影响,垫层对复合地基性状的影响,按沉降控制设计和优化设计,复合地基承载力计算,复合地基沉降计算,工程实例,结论,开展进一步研究工作的建议,开展进一步研究工作的建议,要继续重视复合地基荷载传递机理的研究，如,各种类型长短桩复合地基荷载传递机理，垫层和基,础刚度对复合地基荷载传递的影响。以及地基土体,固结和蠕变对复合地基的荷载传递的影响等。,要重视研究复合地基沉降随时间的变化规律，,研究地基土体固结和蠕变对复合地基荷载传递的,影响。,开展进一步研究工作的建议,在荷载传递机理的研究的基础上，重视,复合地基形成条件的研究，确保在荷载作用,下，桩体和桩间土能够同时直接承担荷载。,要加强成层地基中复合地基形成条件的研究，,地基土体固结和蠕变以及地下水位下降等因,素对复合地基形成条件的影响等。,开展进一步研究工作的建议,在基础工程设计中，沉降计算是工程,师们最为棘手的问题，对复合地基沉降计,算设计只有感到更为困难。要加强各类复,合地基沉降计算理论的研究，特别要重视,加固区下卧层土体压缩量的计算精度。要,重视工程经验的积累，提高设计水平以满,足要求。,开展进一步研究工作的建议,进一步开展复合地基优化设计和按沉降控制设,计的研究。,随着土工合成材料的发展，要积极开展水平向,增强体复合地基的承载力和沉降计算理论的研究。,重视开展复合地基在动力荷载和周期荷载作用,下的性状研究。,