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1、（2）加固区土体的物理力学性质基本上是相同的。）加固区土体的物理力学性质基本上是相同的。如均质的天然地基采用排水固结法形成的人工地基在排水固结过程中，加固区范围内地基如均质的天然地基采用排水固结法形成的人工地基在排水固结过程中，加固区范围内地基土体中孔隙比减少，抗剪强度提高，压缩性减少，加固区内土体性质比较均匀，则这种人土体中孔隙比减少，抗剪强度提高，压缩性减少，加固区内土体性质比较均匀，则这种人工地基可视为均质地基。均质人工地基承载力和变形计算方法基本上与均质地基的计算方工地基可视为均质地基。均质人工地基承载力和变形计算方法基本上与均质地基的计算方法相同。法相同。第1页/共19页双层地基：双
2、层地基：天然地基经过地基处理形成的均质加固区的厚度与荷载作用面积或者与其相应持力层和压天然地基经过地基处理形成的均质加固区的厚度与荷载作用面积或者与其相应持力层和压缩层厚度相比较小时，在荷载影响区内，地基由两层性质相差较大的土体组成。采用换填缩层厚度相比较小时，在荷载影响区内，地基由两层性质相差较大的土体组成。采用换填法或表层压实法处理形成的人工地基，当处理范围比荷载作用面积较大时，可归属于双层法或表层压实法处理形成的人工地基，当处理范围比荷载作用面积较大时，可归属于双层地基。地基。第2页/共19页复合地基：复合地基：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
3、料，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，加固区是由基体加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。和增强体两部分组成的人工地基。上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，第3页/共19页复合地基与桩基区别复合地基与桩基区别复合地基属于地基范畴，而桩基属于基础范畴，所以两者又有其本质区别。复合地基属于地基范畴，而桩基属于基础范畴，所以两者又有其本质区别。1 1）形式
4、上：复合地基中桩体与基础往往不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂）形式上：复合地基中桩体与基础往往不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡；石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。2 2）受力特性：存在着明显差异，即复合地基的主要受力层在加固体内；而桩基的主要受）受力特性：存在着明显差异，即复合地基的主要受力层在加固体内；而桩基的主要受力层是在桩尖以下一定范围内。由于复合地基的理论的最基本假定为桩与桩周土的协调变力层是在桩尖以下一定范围内。由于复合地基的理论的最基本假定为桩与桩周土的协调变形。为此，从理论
5、而言，复合地基中也不存在类似桩基中的群桩效应。形。为此，从理论而言，复合地基中也不存在类似桩基中的群桩效应。第4页/共19页二、复合地基的分类二、复合地基的分类按增强体的方向按增强体的方向 水平向增强体复合地基水平向增强体复合地基 竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基水平向增强体复合地基主要指加筋土地基水平向增强体复合地基主要指加筋土地基。加筋材料主要是土工织物、土工膜、土工格栅。加筋材料主要是土工织物、土工膜、土工格栅和土工格室等。和土工格室等。竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱，竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱，竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。竖向增强体复合地基通常称为桩体复
6、合地基。第5页/共19页目前在工程上应用的竖向增强体有碎石桩、砂桩、水泥土桩、石灰桩、土桩、灰土桩、混目前在工程上应用的竖向增强体有碎石桩、砂桩、水泥土桩、石灰桩、土桩、灰土桩、混凝土桩、凝土桩、CFGCFG桩等。根据竖向增强体的性质，桩体复合地基又可分为散体材料桩复合地基、桩等。根据竖向增强体的性质，桩体复合地基又可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。散体材料桩只有依靠周围土体的围箍作用才能形成桩柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。散体材料桩只有依靠周围土体的围箍作用才能形成桩体。相对应于散体材料桩，柔性桩和刚性桩也称为粘结材料桩，或半刚性桩和刚性桩。体。相对应于散体材料桩，
7、柔性桩和刚性桩也称为粘结材料桩，或半刚性桩和刚性桩。复合地基中增强体方向不同，复合地基性状也不同。桩体复合地基中，桩体是由散体材料复合地基中增强体方向不同，复合地基性状也不同。桩体复合地基中，桩体是由散体材料组成，还是由粘结材料组成，以及粘结材料桩的刚度大小，都将影响复合地基荷载传递性组成，还是由粘结材料组成，以及粘结材料桩的刚度大小，都将影响复合地基荷载传递性状。根据复合地基工作机理可做如下分类：状。根据复合地基工作机理可做如下分类：第6页/共19页复合地基复合地基竖向增强体水平增强体散体材料桩粘结材料桩柔性桩：如灰土桩、石灰桩等刚性桩：如CFG桩等第7页/共19页桩体复合地基具有以下两个基
8、本特点：桩体复合地基具有以下两个基本特点：(1)(1)加固区是由基体和增强体两部份组成，是非均质加固区是由基体和增强体两部份组成，是非均质的和各项异性的；的和各项异性的；(2)(2)在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。用。前一特征使复合地基有别于均质地基，后一特征使复前一特征使复合地基有别于均质地基，后一特征使复合地基有别于桩基，合地基有别于桩基，从某种意义上讲，复合地基介于均质地基和桩基之间。从某种意义上讲，复合地基介于均质地基和桩基之间。形成复合地基的条件是基体与增强体在荷载作用下，形成复合地基的条件是基体与增强体在荷载作用下，通过两者变
9、形协调，共同分担荷载。通过两者变形协调，共同分担荷载。第8页/共19页5.2 5.2 复合地基作用机理复合地基作用机理 无论何种复合地基，都具备以下一种或多种作用，如下：无论何种复合地基，都具备以下一种或多种作用，如下：1.1.桩体作用桩体作用 由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大，由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大，在刚性基础下等量变形时，地基中应力按材料模量在刚性基础下等量变形时，地基中应力按材料模量进行分布。因此，桩体上产生应力集中现象，大部进行分布。因此，桩体上产生应力集中现象，大部分荷载将由桩体承担，桩间土上应力相应减小。这分荷载将由桩体承担，桩间土上应力相应减小。这就使复合地
10、基承载力较原地基有所提高，沉降量有就使复合地基承载力较原地基有所提高，沉降量有所减小。随着桩体刚度增加，其桩体作用发挥得更所减小。随着桩体刚度增加，其桩体作用发挥得更加明显。加明显。第9页/共19页5.2 5.2 复合地基作用机理复合地基作用机理 2.2.垫层作用垫层作用 桩与桩间土复合形成的复合地基或称复合层，桩与桩间土复合形成的复合地基或称复合层，由于其性能优于原天然地基，它可起到类似垫层的由于其性能优于原天然地基，它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。在换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。在桩体没有贯穿整个软弱土层的地基中，垫层的作用桩体没有贯穿整个软弱土层的
11、地基中，垫层的作用尤其明显。尤其明显。第10页/共19页3.3.加速固结作用加速固结作用 除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水泥土类和混凝土类桩在某种程度地基的固结外，水泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。上也可加速地基固结。4.4.挤密作用挤密作用 如砂（石）桩、土桩、石灰桩等在施工过程中如砂（石）桩、土桩、石灰桩等在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定的密实作用；采用生石灰桩，由于其材料具有吸定的密实作用；采用生石灰桩，由于其材料具有吸水、发热和膨胀等作用
12、，对桩间土同样可起到挤密水、发热和膨胀等作用，对桩间土同样可起到挤密作用。作用。第11页/共19页5.2 5.2 复合地基作用机理复合地基作用机理 5.5.加筋作用加筋作用 各种桩土复合地基除了可提高地基的承载力各种桩土复合地基除了可提高地基的承载力外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。目前在国内水泥土搅拌桩和旋喷桩等已被滑能力。目前在国内水泥土搅拌桩和旋喷桩等已被广泛地用作基坑开挖时的支护。在国外，对碎石桩广泛地用作基坑开挖时的支护。在国外，对碎石桩和砂桩常用于高速公路等路基或路堤的加固，这都和砂桩常用于高速公路等路基或路堤的加固，这
13、都利用了复合地基中桩体的加筋作用。利用了复合地基中桩体的加筋作用。第12页/共19页5.3 5.3 复合地基常用型式复合地基常用型式 在工程实践中应用的复合地基型式很多，可从下述三个方面来分类：在工程实践中应用的复合地基型式很多，可从下述三个方面来分类：增强体设置方向；增强体设置方向；增强体材料；增强体材料；基础刚度以及是否设置垫层等。基础刚度以及是否设置垫层等。分类如下：分类如下：（1 1）按增强体设置方向：竖向、水平向及斜向）按增强体设置方向：竖向、水平向及斜向（2 2）按增强体材料：）按增强体材料：土工合成材料，如土工格栅、土工织物等；土工合成材料，如土工格栅、土工织物等；砂石桩；砂石桩
14、；石灰桩、石灰桩、水泥土桩等；水泥土桩等；CFGCFG桩和低强度混凝土桩等；桩和低强度混凝土桩等；两种以上竖向增强体（多元复合地基）；两种以上竖向增强体（多元复合地基）；水平向和竖向增强体（柱网复合地基）水平向和竖向增强体（柱网复合地基）第13页/共19页（3 3）按基础刚度和垫层设置：）按基础刚度和垫层设置：刚性基础，设垫层；刚性基础，设垫层；刚性基础，不设垫层；刚性基础，不设垫层；柔性基柔性基础，设垫层；础，设垫层；柔性基础，不设垫层。柔性基础，不设垫层。（4 4）按增强体长度：）按增强体长度：等长度；等长度；不等长度（长短桩复合地基）不等长度（长短桩复合地基）由于增强体设置方向不同、增强
15、体的材料组成差异、基础刚度以及垫层情况不同，增强体由于增强体设置方向不同、增强体的材料组成差异、基础刚度以及垫层情况不同，增强体长度不一定相同，复合地基的型式非常复杂，要建立可适用于各种类型复合地基承载力和长度不一定相同，复合地基的型式非常复杂，要建立可适用于各种类型复合地基承载力和沉降计算的统一公式是困难的，或者说是不可能的。在进行复合地基设计时一定要因地制沉降计算的统一公式是困难的，或者说是不可能的。在进行复合地基设计时一定要因地制宜，不能盲目套用一般理论，应该以一般理论作指导，结合具体工程进行精心设计。宜，不能盲目套用一般理论，应该以一般理论作指导，结合具体工程进行精心设计。第14页/共
16、19页5.45.4 复合地基的常用概念复合地基的常用概念 1.1.复合地基面积置换率复合地基面积置换率竖向增强体复合地基中，竖向增强体习惯上称为桩体，基体即为桩间土体。若桩体的横截竖向增强体复合地基中，竖向增强体习惯上称为桩体，基体即为桩间土体。若桩体的横截面面积为面面积为A Ap p，该桩体所承担的加固面积为，该桩体所承担的加固面积为A Ae e，则复合地基面积置换率的定义为，则复合地基面积置换率的定义为第15页/共19页实际工程中，由于地基土性质的变化、上部结构荷载的不均匀性以及基础平面尺寸等因素实际工程中，由于地基土性质的变化、上部结构荷载的不均匀性以及基础平面尺寸等因素的影响，不可能在
17、整个基础下都是等间距布桩。对只在基础下布桩的复合地基，桩的截面的影响，不可能在整个基础下都是等间距布桩。对只在基础下布桩的复合地基，桩的截面面积之和与基础总面积相等的复合土体面积之比，称为平均面积置换率。面积之和与基础总面积相等的复合土体面积之比，称为平均面积置换率。桩体在平面上的布置形式最常用的有三种：等边三角形布置、正方形布置和矩形布置。如桩体在平面上的布置形式最常用的有三种：等边三角形布置、正方形布置和矩形布置。如下图示下图示第16页/共19页2.2.复合地基桩土应力比复合地基桩土应力比对某一复合土体单元，在荷载作用下，假设桩顶应力为对某一复合土体单元，在荷载作用下，假设桩顶应力为p p
18、 ，桩间土表面应力为，桩间土表面应力为s s ，桩，桩土应力比为土应力比为实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下的部位不同或桩距不同，桩实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下的部位不同或桩距不同，桩土应力比也不同。将基础下桩的平均桩顶应力与桩间土平均应力之比定义为土应力比也不同。将基础下桩的平均桩顶应力与桩间土平均应力之比定义为平均桩土应力平均桩土应力比比。第17页/共19页一般情况下，桩土应力比与桩体材料、桩长、面积置换率有关。其他条件相同时，桩体材一般情况下，桩土应力比与桩体材料、桩长、面积置换率有关。其他条件相同时，桩体材料刚度越大，桩土应力比就越大；桩越长，桩土应力比就越大；面积置换率越小，桩土应料刚度越大，桩土应力比就越大；桩越长，桩土应力比就越大；面积置换率越小，桩土应力比就越大。力比就越大。第18页/共19页感谢您的观看！第19页/共19页