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各位同学好

今天我们来学习复合地基理论

本节内容将从介绍复合地基概念

复合地基分类

讲解复合地基关键设计参数

以及学习复合地基的设计方法依次展开

什么是复合地基呢

广义复合地基是指

天然地基通过地基处理

土体得到增强后形成的人工地基

为什么要设置复合地基

复合地基的作用主要包括如下方面

1.增加地基土的剪切强度

2.降低地基土的压缩性

3.改善地基的透水特性

4.改善动力特性

5.改善特殊土的不良地基的特性

复合地基根据地基中的增强体的设置方向

可分为水平向增强复合地基

和竖向增强复合地基两大类

水平向增强体复合地基

主要是由土工聚合物

金属材料格栅等垫层

与天然地基共同组成

竖向增强体复合地基

主要是桩体复合地基

水平向增强体复合地基中

换土垫层法简单且较为常见

该方法挖去地表浅层软弱土层

或不均匀土层

回填坚硬较粗料径的材料

并夯压密实

换填砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等

强度高压 缩性低 稳定性好的材料

当建筑荷载不大

地基软弱或不良土层较薄时

常采用换土垫层法

当天然地基松散土厚度过大

如果采用换土垫层处理

则需要设置过深的厚度

这样造成施工困难 也不经济

这时可采用竖向增强复合地基

竖向增强复合地基

往往通过不同的施工方法

在天然地基中打入桩

挤密周围土体

提高周围土体的承载力

而桩本身也会进行承载

这类方法也被称为挤密法

竖向增强复合地基中

竖向增强体被称为桩体

桩间土体被称为基体

我们看到 土中有桩的存在

难免将挤密法与桩基础联想起来

图中我们对比了两者的承载方式

桩基础的上部荷载

主要通过承台传递至桩基础

主要靠桩基础传递至周围的地基及基岩中

挤密法通过垫层将上部荷载传递至

传递至地基中的桩体及基体中

挤密法充分利用了浅层土强度

大幅节省了投资

并且强度高 工期短 沉降小

对于不同的底层

可采用不同的挤密施工方法

例如 深层搅拌复合地基适用于淤泥质土

高压旋喷复合地基适用于粉土 砂土等

这里特别介绍CFG桩复合地基

它是水泥、粉煤灰、碎石桩的简称

是复合地基的代表

它由水泥、粉煤灰、碎石

加水拌和形成高粘结强度桩

其中碎石为骨料

石屑为细骨料 水泥做粘结剂

CFG桩不配筋

桩体利用工业废料粉煤灰作为掺合料

这大大降低了工程造价

CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接

无论桩端落在一般土层还是坚硬土层

均可保证桩间土始终参与工作

下面我们来介绍

竖向增强复合地基的关键设计参数

首先我们来介绍复合地基面积置换率

假定桩体的横截面积为Ap

该桩体所承担的加固面积为Ae

则复合地基面积置换率的定义为：

m=Ap/Ae

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

被称为平均面积置换率。

桩体在平面上的布置形式最常见的有三种

等边三角形布置 正方形布置和矩形布置

当采用直径为d的圆柱形桩体时

复合地基面积置换率如图所示

桩土应力比是直接关联

复合地基承载力的计算的关键参数

对某一复合地基土体单元

在荷载的作用下 假设桩顶应力为σp

桩间土表面应力为σs

桩土应力比则为：σp/σs

另一复合地基关键设计参数为复合压缩模量

复合压缩模量表示复合土体抵抗变形的能力

数值上等于某一应力水平时

复合地基应力与复合地基相对变形之比

通常复合压缩模量可用桩抵抗变形能力

与桩间土抵抗变形能力的某种叠加来表示

在复合地基的计算中

常将加固区视作均质复合土体

复合地基的复合模量表示如图所示

在工程应用中

复合地基承载力特征值

应通过现场复合地基载荷试验确定

而由理论公式确定复合地基承载力

目前主要有两种计算方式

第一种是将复合地基作为整体来考虑

这方面的研究成果不多

第二种是分别确定桩体和土的承载力

然后按照一定的原则

将两部分承载力叠加得到复合地基的承载力

《复合地基技术规程》中即采用了第二种计算方法

公式如图

复合地基的沉降由垫层压缩变形

且量值较小一般可忽略

加固区复合土层压缩变形量

定义为s1

与加固区下卧土层压缩变形量

定义为s2构成

复合地基承载力沉降值可以按下式估算：

S=S1+S2

在计算S1时

之前介绍的复合地基压缩模量的确定

对最后的计算结果起到了关键性的影响

S1的计算公式如图所示

复合模量公式使用的前提是桩土压缩模量相等

这对桩土相对刚度较大的复合地基不实用

虽然该计算方法不适用于刚性桩复合地基部分

但可进行柔性桩段的计算

复合地基应采用圆弧滑动总应力法

进行稳定性分析

通过稳定性系数控制

最危险滑动面上的总抗剪切力

与荷载标准组合

对应最危险滑动面上的总剪切力的比值

今天的课程重点进行了复合地基的介绍

讲解了复合地基的分类

介绍了复合地基关键设计参数

学习了复合地基的设计

包括复合地基的承载力计算

复合地基的沉降计算

以及复合地基的稳定性分析

同学们 今天的课就讲到这里 谢谢！