復(fù)合地基簡述

復(fù)合地基簡述第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一一、概述

二、作用機理和破壞模式三、復(fù)合地基應(yīng)力特征四、樁體復(fù)合地基承載力計算

五、復(fù)合地基沉降計算六、基礎(chǔ)剛度和墊層對樁體復(fù)合地基性狀的影響第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一一、概述

1、概念

復(fù)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(chǔ)下兩者共同分擔上部荷載并協(xié)調(diào)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一

復(fù)合地基與天然地基同屬地基范疇，兩者之間有

內(nèi)在聯(lián)系，但又有本質(zhì)的區(qū)別；復(fù)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(fù)合地基屬地基的范疇，而樁基屬于基礎(chǔ)范疇，兩者

又有其本質(zhì)的區(qū)別。

復(fù)合地基計算簡圖第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一

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

復(fù)合樁基與樁基受力比較示意第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一2、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，共31頁，2023年，2月20日，星期一

按強度：柔性樁―散體材料類樁，其與樁身材料

的密實度有關(guān)；

半剛性樁―水泥土類樁，其與水泥的

摻入比有關(guān)；

剛性樁―混凝土類樁，其與砼的強

度等級有關(guān)。

柔性復(fù)合地基、半剛性復(fù)合地基、剛性復(fù)合地基第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一3、從荷載傳遞路線看：復(fù)合地基的本質(zhì)是樁和樁間土共同直接承擔荷載。淺基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)樁體復(fù)合地基第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一二、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(chǔ)等量變形時，地基中的應(yīng)力將按材料的模量進行分布，在樁體上產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，大部分荷載由樁體承擔，樁間土上應(yīng)力減少。

2）墊層作用

樁與樁間土組成的復(fù)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(yīng)力、增大應(yīng)力擴散角的作用。第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一

在樁體未有貫穿整個軟弱土層時的復(fù)合地基中，墊層的作用尤其明顯。

3）加速固結(jié)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(jié)外，水泥土類、混凝土類樁也可加速地基的固結(jié)。

Cv=k(1+e。)/γw·a

t=2.47H2/Cv

式中：Cv－固結(jié)系數(shù)；k－滲透系數(shù)；e。－天然孔隙比；

γw－水的重度；a－壓縮系數(shù)；H－土層固結(jié)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一4）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(jù)有關(guān)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(fù)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一2、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(dǎo)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(fù)合地基中；

鼓脹破壞：樁周土不能提供足夠側(cè)向壓力，導(dǎo)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(fù)合地基

的全面破壞，易發(fā)生在低強度的柔性樁復(fù)合地基中；

滑動破壞：復(fù)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一

復(fù)合地基破壞的模式比較復(fù)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(yīng)力應(yīng)變關(guān)系復(fù)合地基的二次屈服現(xiàn)象第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一三、復(fù)合地基應(yīng)力特征

1、基底反力

2、附加應(yīng)力實測載荷板下復(fù)合地基反力分布圖復(fù)合地基豎向附加應(yīng)力等值線圖m－置換率Ep/Es－樁土模量比第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一3、樁土應(yīng)力比

樁土應(yīng)力比是復(fù)合地基的一個重要設(shè)計參數(shù)，它關(guān)系到復(fù)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(jié)時間

和墊層情況等

因素有關(guān)。

復(fù)合地基的p--n關(guān)系曲線（樁與土的模量影響）第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一

n與樁土模量比的關(guān)系

碎石樁復(fù)合地基n與m的關(guān)系

應(yīng)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一

樁的長徑比L/d與n的關(guān)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一建筑物施工過程中碎石樁復(fù)合地基實測n與t的變化情況碎石樁復(fù)合地基n與t的關(guān)系曲線第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一四、樁體復(fù)合地基承載力計算

1、復(fù)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(fù)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(shù)，與地基土質(zhì)

k2－反映復(fù)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(shù)

λ1－復(fù)合地基破壞時，樁體發(fā)揮其極限強度的比例

λ2－復(fù)合地基破壞時，樁間土發(fā)揮其極限強度的比例

m－復(fù)合地基置換率，

m=Ap/A，其中，Ap為樁體面積，A為對應(yīng)的加固面積第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一2、確定樁體極限承載力ppf

a.

樁體極限承載力ppf

可通過現(xiàn)場試驗確定（首選）。b.

無試驗資料時，對剛性樁復(fù)合地基和柔性樁復(fù)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一c.無試驗資料時，對散體材料樁復(fù)合地基，樁體極限承載力可通過計算樁間土側(cè)向極限應(yīng)力確定，其表達式為：式中，

σru－樁側(cè)土體所能提供的最大側(cè)限力，kPa；(P22)

Kp－樁體材料的被動土壓力系數(shù)，kPa；第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一3、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(guān)規(guī)范。c.Skempton極限承載力公式。第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一五、復(fù)合地基沉降計算

復(fù)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一1、加固區(qū)土層壓縮量s1計算：

1）復(fù)合模量法：

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

式中△pi－第i層復(fù)合土上附加應(yīng)力增量

Ecsi－第i層復(fù)合土層的復(fù)合壓縮模量

Hi－第i層復(fù)合土層的厚度

第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一

復(fù)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一2）應(yīng)力修正法

：

在該法中，根據(jù)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(yīng)力修正系數(shù)；

n——樁土應(yīng)力比；

m——復(fù)合地基置換率；

△psi——復(fù)合地基在荷載作用下第i層樁間土的附加應(yīng)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(yīng)力增量；

s1s——未加固地基在荷載作用下相應(yīng)厚度內(nèi)的壓縮量。

第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一3）樁身壓縮量法

：

在荷載作用下，樁身壓縮量sp為：

式中μp——應(yīng)力修正系數(shù)；

l——樁身長度，即等于加固區(qū)厚度h

n——樁土應(yīng)力比；

m——復(fù)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，共31頁，2023年，2月20日，星期一2、復(fù)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(yīng)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(fù)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(chǔ)：第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一

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(fù)合地基上荷載密度

B－作用寬度；D－作用長度

f－等效實體側(cè)平均阻力密度；

h－加固區(qū)厚度

條形基礎(chǔ)：第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一3）改進Geddes法：

復(fù)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(chǎn)生的豎向應(yīng)力σz