復合地基簡述

復合地基簡述第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述

二、作用機理和破壞模式三、復合地基應力特征四、樁體復合地基承載力計算

五、復合地基沉降計算六、基礎剛度和墊層對樁體復合地基性狀的影響第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述

1、概念

復合地基一般指由兩種剛度（或模量）不同材料（樁體和樁間土）所組成，在相對剛性基礎下兩者共同分擔上部荷載并協調變形（包括剪切變形）的地基。

其研究方法是在眾多根樁所加固地基中，選擇一根樁及其影響的樁周土所組成的單元體作為研究對象。第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

復合地基與天然地基同屬地基范疇，兩者之間有

內在聯系，但又有本質的區(qū)別；復合地基與樁基都是

采用以樁的形式處理地基，故兩者具有相似之處，但

復合地基屬地基的范疇，而樁基屬于基礎范疇，兩者

又有其本質的區(qū)別。

復合地基計算簡圖第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

復合地基主要受力層在加固體內，而樁基的主要受力層是在樁尖以下一定范圍內。由于復合地基理論的最基本的假設為樁與樁間土的協調變形。為此，從理論而言，復合地基中不存在類似樁尖中的群樁效應。

復合樁基與樁基受力比較示意第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2、分類

按材料：散體土類樁―如碎石樁、砂樁等；水泥土類樁―水泥土攪拌樁、旋噴樁、水泥土夯實樁等；混凝土類樁―CFG樁、素砼樁、樹根樁等。第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

按強度：柔性樁―散體材料類樁，其與樁身材料

的密實度有關；

半剛性樁―水泥土類樁，其與水泥的

摻入比有關；

剛性樁―混凝土類樁，其與砼的強

度等級有關。

柔性復合地基、半剛性復合地基、剛性復合地基第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3、從荷載傳遞路線看：復合地基的本質是樁和樁間土共同直接承擔荷載。淺基礎樁基礎樁體復合地基第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、作用機理和破壞模式

1、作用機理

1）樁體作用

由于樁體的強度較樁間土為大，在剛性基礎等量變形時，地基中的應力將按材料的模量進行分布，在樁體上產生應力集中現象，大部分荷載由樁體承擔，樁間土上應力減少。

2）墊層作用

樁與樁間土組成的復合層，由于其性能優(yōu)于原天然地基，它可起到類似墊層的換土、均勻地基應力、增大應力擴散角的作用。第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

在樁體未有貫穿整個軟弱土層時的復合地基中，墊層的作用尤其明顯。

3）加速固結作用

除碎石樁和砂樁具有良好的透水性，可加速地基的固結外，水泥土類、混凝土類樁也可加速地基的固結。

Cv=k(1+e。)/γw·a

t=2.47H2/Cv

式中：Cv－固結系數；k－滲透系數；e。－天然孔隙比；

γw－水的重度；a－壓縮系數；H－土層固結的厚

度；T－最終沉降完成所需時間。

水泥土類樁使k降低，同時使a減小，而且后者的減小幅度要前者為大。第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4）擠密作用

砂樁、土樁、夯實樁、砂石樁等由于施工過程中對樁周土具有擠密作用；生石灰樁由于其材料吸水、發(fā)熱和膨脹等作用，對樁周土也具有擠密作用；據有關資料，其它類樁也對樁周土具有擠密作用，但其效果尚需進一步研究。

5）加筋作用

各種樁土復合地基不

僅可提高地基土的承

載力外，還可提高土

體的抗剪強度，增加

土坡的抗滑能力。強度增加/原強度第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2、破壞模式

刺入破壞鼓脹破壞整體剪切破壞滑動破壞

刺入破壞：樁體向下刺入，導致其承擔荷載急劇下降，樁間土發(fā)生破壞，

極易發(fā)生在剛性樁復合地基中；

鼓脹破壞：樁周土不能提供足夠側向壓力，導致樁體變形過大，易發(fā)生在

散體材料樁中；

整體剪切破壞：在上部荷載作用下，樁體發(fā)生剪切破壞，從而引起復合地基

的全面破壞，易發(fā)生在低強度的柔性樁復合地基中；

滑動破壞：復合地基沿滑動面發(fā)生剪切破壞，柔性地基較剛性地基易發(fā)生。第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

復合地基破壞的模式比較復雜，一般認為其取決于樁體與樁間土的破壞特性，其中樁體的破壞特性是主要的。水泥土樁體與樁間土應力應變關系復合地基的二次屈服現象第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月三、復合地基應力特征

1、基底反力

2、附加應力實測載荷板下復合地基反力分布圖復合地基豎向附加應力等值線圖m－置換率Ep/Es－樁土模量比第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3、樁土應力比

樁土應力比是復合地基的一個重要設計參數，它關系到復合地基承載力和變形計算，它與荷載

水平樁土模量

比、樁土面積

置換率、軟地

基土的強度、

樁長固結時間

和墊層情況等

因素有關。

復合地基的p--n關系曲線（樁與土的模量影響）第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

n與樁土模量比的關系

碎石樁復合地基n與m的關系

應力一定時，Ep/Esn隨著m的增大而

越大，n越大減小，但幅度不大

第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

樁的長徑比L/d與n的關系曲線

n隨著L增加而增大，但當樁長達到某一值時，n值基本上不再增加。為此，存在一有效樁長Lo的概念。L/d第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月建筑物施工過程中碎石樁復合地基實測n與t的變化情況碎石樁復合地基n與t的關系曲線第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月四、樁體復合地基承載力計算

1、復合地基極限承載力pcf：

pcf=k1λ1mppf+k2λ2(1-m)psf

(2-2-1)

式中

ppf－單樁極限承載力，kPa；

psf

－天然地基極限承載力，kPa；

k1－反映復合地基中樁體實際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系

數，與地基土質

k2－反映復合地基中樁間土實際極限承載力與天然地基極限承載力不同的修

正系數

λ1－復合地基破壞時，樁體發(fā)揮其極限強度的比例

λ2－復合地基破壞時，樁間土發(fā)揮其極限強度的比例

m－復合地基置換率，

m=Ap/A，其中，Ap為樁體面積，A為對應的加固面積第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2、確定樁體極限承載力ppf

a.

樁體極限承載力ppf

可通過現場試驗確定（首選）。b.

無試驗資料時，對剛性樁復合地基和柔性樁復合地基，樁體極限承載力可采用類似摩擦樁極限承載力計算式計算，其表達式為：按上式計算樁體極限承載力外，尚需計算樁身材料強度允許的單樁極限承載力，即：取二者中較小值為樁的極限承載力。

第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月c.無試驗資料時，對散體材料樁復合地基，樁體極限承載力可通過計算樁間土側向極限應力確定，其表達式為：式中，

σru－樁側土體所能提供的最大側限力，kPa；(P22)

Kp－樁體材料的被動土壓力系數，kPa；第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3、確定天然地基極限承載力psf

a.

天然地基極限承載力psf

可通過載荷試驗確定（首選）。b.

土工試驗資料，查閱有關規(guī)范。c.Skempton極限承載力公式。第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月五、復合地基沉降計算

復合地基的總沉降量s的表達式：

s1為加固區(qū)的壓縮量，s2為加固區(qū)下臥土體的壓縮量。

第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1、加固區(qū)土層壓縮量s1計算：

1）復合模量法：

將復合地基加固區(qū)中增強體和基體兩部分視為一復合土體，采用復合壓縮模量ECS來評價復合土體的壓縮性。采用分層總和法計算S1：

式中△pi－第i層復合土上附加應力增量

Ecsi－第i層復合土層的復合壓縮模量

Hi－第i層復合土層的厚度

第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

復合壓縮模量Ecsi

：

式中EP－樁體壓縮模量

Es－土體壓縮模量第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2）應力修正法

：

在該法中，根據樁間土承擔的荷載ps

，按照樁間土的壓縮模量Es

，采用分層總和法計算加固區(qū)土層的壓縮量S1：

式中μs——應力修正系數；

n——樁土應力比；

m——復合地基置換率；

△psi——復合地基在荷載作用下第i層樁間土的附加應力增量，相當于未加

固地基在荷載ps作用下第i層土上的附加應力增量；

s1s——未加固地基在荷載作用下相應厚度內的壓縮量。

第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3）樁身壓縮量法

：

在荷載作用下，樁身壓縮量sp為：

式中μp——應力修正系數；

l——樁身長度，即等于加固區(qū)厚度h

n——樁土應力比；

m——復合地基置換率；

pbo——樁底端端承力密度；

Ep——樁身材料變形模量。

加固區(qū)壓縮量s1:

△——樁底端刺入下臥層土體的刺入量。第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2、復合地基加固區(qū)下臥層土層壓縮量s2

計算：

通常采用分層總和法計算。作用在下臥層土體上的荷載或土體中附加壓力是難以精確計算的。目前在工程應用上，常采用下述三種方法計算：

1）壓力擴散法：

加固區(qū)下臥層上附加壓力示意圖（右下）。作用在下臥層上的pb為：

式中p－復合地基上荷載密度

B－作用寬度；D－作用長度

β－壓力擴散角；h－加固區(qū)厚度

條形基礎：第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）等效實體法：

加固區(qū)下臥層上附加壓力示意圖（右下）。作用在下臥層上的pb為：

式中p－復合地基上荷載密度

B－作用寬度；D－作用長度

f－等效實體側平均阻力密度；

h－加固區(qū)厚度

條形基礎：第29頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3）改進Geddes法：

復合地基總荷載為p，樁體承擔pp，樁間土承擔ps=p-pp。樁間土承擔的荷載ps在地基所產生的豎向應力σz,Q