复合地基理论

1、复合地基理论 Theories of Composite Foundation环境与资源学院1 1 发展概况发展概况复合地基（复合地基（Composite Foundation）一词,国外最早见于1962年。复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。它已广泛地运用于如碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。初期 后来 主要指天然地基中设置碎石桩而形成的碎石桩复合地基 深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开始重视水泥土桩复合地基的研究 复合地基定义 复合地基复合地基是天然地基在地基处理过程中部分土体得到加强，或被置换或者在地基土中设置加筋材

2、料，由原来地基和增强体共同承载并协调变形的地基。我国复合地基技术发展： 1990年 河北承德，由中国建筑学会地基基础专业委员会黄熙龄院士主持召开了我国第一次我国第一次以复合地基为专题的学术讨论会。应用领域 高等级公路房屋建筑铁路堆场机场堤坝工业厂房地基房屋建筑粉喷桩复合地基水下的碎石桩复合地基碎石桩复合地基强夯置换复合地基码头机场2 2 复合地基的分类与形成条件复合地基的分类与形成条件（1）根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。均质人工地基水平向增强复合地基竖直向增强复合地基（2）根据复合地基工作机理可作下述分类；水平向增强体复合地基刚性桩复合地基柔性桩复合地基

3、粘结材料桩复合地基散体材料桩复合地基竖向增强体复合地基复合地基复合地基常用的形式水平向增强复合地基竖直向增强复合地基斜向增强复合地基长短桩复合地基天然地基复合地基桩基 的区别天然地基复合地基桩基础水泥土桩体与桩间水泥土桩体与桩间土应力应变关系土应力应变关系复合地基的二次屈服现象复合地基的二次屈服现象 复合地基犹似钢筋混凝土，其中地基中的桩体有如混复合地基犹似钢筋混凝土，其中地基中的桩体有如混凝土中的钢筋。凝土中的钢筋。 它的实质就是考虑桩、土的共同作用，为了实现这它的实质就是考虑桩、土的共同作用，为了实现这一目的，采用了垫层的方法；一目的，采用了垫层的方法； 这无疑较之仅仅认为荷载由桩体来承担

4、要经济和合这无疑较之仅仅认为荷载由桩体来承担要经济和合理。理。复合地基形成条件复合地基形成条件 3 3 破坏模式破坏模式 1对于不同的桩型，有不同的破坏模式。2对于同一桩型，当其桩身强度不同时，也会有不同的破坏模式。3对于同一桩型，当土层条件不同时，也将发生不同的破坏模式。非均质粘性土中碎石桩破坏机理4 4 复合地基承载力计算复合地基承载力计算（桩体复合地基） 4.1桩体复合地基承载力计算模式 桩、土承载力进行叠加 sfpfcfpmKmpKp)1 (2211桩桩土土 ppf桩极限承载力（kPa） psf天然地基限承载力（kPa）K1复合地基中桩实际极限承载力与单桩极限承载力不同的修正系数 K2

5、 桩间土与天然地基承载力不同的修正系数 1 反映桩的极限承载力发挥程度的系数 2 反映桩间土的极限承载力发挥程度的系数 m复合地基置换率 复合地基的承载力要求通过现场载荷实验确定，初步设计时可以用公式估算：对散体桩复合地基：sfpfcfpmmpp)1 ( 复合地基容许承载力：复合地基容许承载力：Kppcfcc安全系数 对粘结性的桩体复合地基：对粘结性的桩体复合地基：skpafspfmARmf)1 (,桩间土发挥程度 4.2 4.2 桩体极限承载力计算桩体极限承载力计算 1、粘结材料桩极限承载力计算（1）根据桩身材料强度计算 qpfp桩体极限抗压强度 （2）根据桩侧摩阻力和桩端阻力计算 ppia

6、pfARALfSp/ )(二者中取小值为单桩极限承载力 2、散体材料桩极限承载力计算 桩周土可能发挥的对桩体的侧限能力对散体材料桩复合地基极限承载力起关键作用。通常有两类方法： ppsupspfKKCKqzp2)(1）、侧向极限应力法 2）、被动土压力法 prupfKpBrauns（1978）计算式 圆孔扩张理论计算式 Wong.H.Y.（1975）计算式 Hughes和Withers（1974）计算式 常用方法常用方法4.3 桩间土极限承载力计算 1、桩间土极限承载力影响因素 （1）成桩时的挤密作用 （2）振动、扰动引起的孔压升高，土体强度下降，而后的触变恢复。 （3）桩体材料对桩间土的影响

7、。（吸水、放热、离子交换等） （4）桩体透水时的排水固结作用。 以上因素大多是使桩间土极限承载力高于天然地基承载力 2、桩间土极限承载力计算方法、桩间土极限承载力计算方法 通常桩间土极限承载力取相应的天然地基极限承载力值。通常桩间土极限承载力取相应的天然地基极限承载力值。不具备载荷试验资料时，常用不具备载荷试验资料时，常用Skempton极限承载力公式计算：极限承载力公式计算： DLDLBNCpcusf)2 . 01)(2 . 01 (Nc承载力系数，当=0时，取5.14 4.3 复合地基加固区下卧层承载力验算 Rppcz0 下卧层的承载力验算最重要的环节就是下卧层顶面压力的确定，常用的方法：

8、 1、压力扩散法 2、等效实体法 3、改进Geddes法4.4 复合地基抗滑稳定性计算spfspc复合地基抗滑稳定分析包括复合地基抗剪强度参数 ,的确定及抗剪强度计算；1、抗剪强度参数确定，一般采用Priebe(1978)计算式：sppspspmmfsptan)1 (tantanspspcscs复合地基内摩擦角复合地基粘聚力桩间土或原状粘聚力桩间土或原状土摩擦角spspcmc)1 (1) 1(mnnpp应力集中系数2、复合地基抗剪强度：2costan)()1 (pppsspzpmcmZ-自地面起计算滑动面深度p桩体的有效重度m-置换率5 5 复合地基沉降计算复合地基沉降计算 5.1 复合地基沉降计算 21sss加固区压缩量 下卧层压缩量 1、加固区压、加固区压缩量计算方缩量计算方法法 分层总和法分层总和法桩身压缩量法桩身压缩量法复合模量法复合模量法应力修正法应力修正法（1）复合模量法（Ecs法） sspscsEmmEE)1 ( （2）应力修正法（Es法）pnmppss) 1(1 2、桩身压缩量法（Ep法）pnmnpppp) 1(1 2、下卧层压缩量计算方法仍然用分层总和法 （1）应力扩散法 （2）等效实体法求下卧层顶面的附加压力时常采用：在下卧层的承载力验算中已经讲过了谢 谢4.4 下卧层地基强度验算式中假想实体基础底面压力(kPa)；基础底面积(m2)；假想