T关于复合地基复合模量

复合模量式中：—复合模量(MPa)；—桩体的压缩模量(MPa)；—桩间土的压缩模量(MPa)；(1)—面积置换率；—桩的平均截面面积(m2)；—一根桩承担的处理面积(m2)。图1(1)式中Ep为桩体压缩模量，是在某些特定理想条件下导出的，如图1所示，其条件为：1.复合地基基础半元限大且完全刚性；2.桩端落在完全刚性土层上；3.桩长L是有限的。在这种理想状态下，桩、土受力如图1（b）所示，桩与桩间土只发生压缩变形。令e、ep、ep分别代表复合地基应变、桩体应变和桩间土应变，s、sp、ss分别代表复合地基应力、桩顶应力和桩间土应力，并有：又：则：(2)即桩土应力比等于桩土的压缩模量比，这也表明，在理想条件下，桩土荷载分担是按桩土压缩模量分配的。根据定义：显然，上式中的Ep确为桩体材料的压缩模量。（一）CFG桩复合地基

CFG桩是典型高粘结强度桩。桩体强度很高，弹性模量一般大于10000MPa，在通常工程遇到的荷载水平下，桩体压缩变形不过几毫米，可完全忽略不计。图2所示是相同桩长、相同桩径、不同桩体强度三组CFG桩单桩复合地基静载试验结果。试验用荷载板尺寸为：

52.5×52.5cm2,三组荷载试验的参数如表1。土为均匀粉土,Es=3MPa。表1试验编号桩径(mm)桩长(m)置换率mR28(MPa)桩体弹性模量试11501.950.0642.58750试21501.950.0646.012500试31501.950.06410.017500将三三组组桩桩体体弹弹性性模模量量和和土土的的压压缩缩模模量量带入入(1)式，，则则得得到到如如下下结结果果：：试1：试2：试3：由此此可可知知，，对对三三组组试试验验，，用用桩桩体体材材料料模模量量并并用用测测定定混混凝凝土土弹弹性性割割线线模模量量的的方方法法确确定定Ep,进行行复复合合模模量量计计算算，，便便会会得得到到三三组组相相差差较较大大的的复复合合模模量量值值，，在在相相同同荷荷载载下下，，应应有有三三组组不不同同的的沉沉降降值值。。而而试试验验结结果果表表明明，，三三种种桩桩体体强强度度和和模模量量相相差差较较大大的的单单桩桩复复合合地地基基的的P-S曲线线基基本本是是重重合合的的，，亦亦即即承承载载力力基基本本相相同同。。同同一一荷荷载载水水平平P对应的复复合地基基变形基基本相同同，复合合地基的的复合模模量基本本相同。。这与试试验结果果是矛盾盾的。此此外，按按Ep为桩体压压缩模量量计算出出的复合合模量如如此之大大，即使使按三组组中模量最最小的Esp1=526.8Mpa，计算出出荷载p=120kPa时的沉降降变形（（包括下下卧层变变形）最最大不过过1mm，而实际际变形为为25mm，显然用用桩体压压缩模量量按（1）式计算复复合模量量是不合合理的。。（二）旋旋喷桩桩复合地地基北京某工工程，主主楼地下下室二层层，地上上29层，檐口口标高99.4m，基础为为筏基，，埋深14m，设计荷荷载600kPa。地基中中夹有较较厚粘土土层，经经计算，，天然地地基沉降降不能满满足设计计要求，，决定采采用旋喷喷桩复合合地基加加固。旋旋喷桩设设计参数数为：面面积置换换率m=0.189,桩径1.4m，桩长26m，土的加加权平均均压缩模模量Es为18.75Mpa。施工结结束后，，通过现现场单桩桩静载试试验和钻钻孔取芯芯，测得得桩的变变形模量量和桩体体弹性模模量如表表2。表2桩号桩体弹性模量(MPa)桩的变形模量(MPa)#1308991175.4#1139517260.2#16010991199.6平均值9833211.7将Es和桩体平平均弹性性模量代代入（1）式得：远远超出出了该复复合地基基复合模模量的可可能取值值范围，，显然是是不合理理的。将使用荷荷载下单单桩静载载试验测测得的变变形模量量平均值值和土的的压缩模模量Es代入（1）式得：实测地基基沉降为为54mm，按实测测值反算算，复合合模量取取Esp2的数值比比较符合合实际。。（三）碎碎石桩桩复合地地基碎石桩的的复合模模量采用用下式：：(3)试中：—桩土应力力比，（3）式没有有出现Ep，而引入入了桩土土应力比比n。龙登弟弟、赵祥祥认为也也可按（（1）式计算算碎石桩桩复合模模量，但但Ep不用桩体体压缩模模量，而而采用桩桩的变形形模量，，并由现现场单桩静载试试验求得得，他们们将这样样计算的的结果与与按（3）式计算的的结果作作了比较较，如表表3所示：表3序号置换率m桩土应力比桩间土模量桩的变形模量Esp(1)式计算Esp(3)式计算10.2062.2622.9351.8228.6428.8820.2063.3815.4352.1523.0022.99(3)(1)由表3可知，对对碎石桩桩复合地地基，采采用桩的的变形模模量取代代桩体压压缩模量量，按（1）式计算的的复合模模量，与与（3）式非常吻吻合。（1）式Ep采用桩体体压缩模模量计算算复合模模量，工工程实践践中将导导致沉降降计算产产生很大大误差；；在概念念上也反反映出许许多不妥妥之处。。比如:A.不能反映映桩长的的作用有一定粘粘结强度度桩型的的复合地地基，特特别是CFG桩复合地地基，桩桩越长，，桩受土土的侧摩摩阻力越越大，桩桩长效应应越明显显。B.不能反映映端阻效效应端阻力的的发挥，，有利于于增强土土抵抗桩桩变形的的能力。。图4所示单桩桩静载试试验中，，桩的参参数相同同，加固固区土质质相同#1桩端落在在承载力力较高的的粉土透透镜体上上，#2桩端未达达透镜体体。复合地基基的复合合模量复合模量量表征的的是复合合土体抵抵抗变形形的能力力。由于于复合地地基是由由土和增增强体（（桩）组组成，故故复合模模量与土土的模量量和桩的的模量密密切相关关。这里所述述土的模模量是指指土的压压缩模量量，桩的的模量是是反映桩桩抵抗变变形能力力大小的的量。桩与土形形成的复复合模量量在使用用上可理理解为复复合土体体的压缩缩模量。。并可用用于按单单向分层层总和法法计算复复合地基基的变形形。桩的模量建筑物荷荷载P通过基础础将荷载载传到桩桩和桩间间土上，，桩顶应应力为sp，桩间土土平均应应力为sp。桩在荷荷载作用用下，桩桩顶产生生竖向位位移S，且S由两部分分组成，，其一是是桩体本本身的压压缩变形形量Sc，其二是是桩克服服土的侧侧阻和端端阻产生生的刚体体位移量量Ss，即S＝Sc＋Ss。桩的模模量应是是桩顶应应力与桩桩的相对对变形之之比。这这个相对对变形量量既包含含桩本身身的压缩缩量Sc也包含桩桩顶刚性性位移量量Ss。或者说说桩抵抗抗变形的的能力由由两部分分组成，，一部分分是桩体体本身抵抵抗变形形的能力力，另一一部分是是桩侧和和桩端土土抵抗变变形的能力力。对桩桩的模量量起控制制作用的的是桩体体本身还是是桩侧及及桩端土土，主要要取决于于桩身材材料的性质质。对于于由散体体材料构构成的桩桩（如碎碎石桩、、砂石桩桩）和一一般粘结结强度的的桩（如如石灰桩桩），Sc和Ss在桩顶总总位移量量S中的比例例都是不不可忽略略的。桩桩的模量量既取决决于桩体体本身抵抵抗变形形的能力力，也取取决于桩桩侧、桩桩端土的的作用。。对于刚性性桩复合合地基（（如CFG桩），桩桩身模量量很高。。在工程程中常遇遇到的荷荷载水平平下，Sc可近似等等于0，既S＝Ss。这时对对桩的模模量起控制作作用的不不是桩体体本身，，而是桩桩侧、桩桩端土。。或者说说刚性桩桩复合地地基的模模量主要要是桩的的几何尺尺寸和土土的性质质的反映映。当荷载接近或或达到复合地地基承载力时时，假定：—为加固后桩间间土模量；—为桩土应力比比。（1）桩土应力比比等于桩土模模量比，即（2）加固后桩间间土模量Es′是加固前天然然地基模量Es的a倍，即Es′＝aEs。a为桩间土承载载力提高系数数；（3）复合模量按按下式组合：：令又复合地基承承载力表达式式为ξ既是承载力提提高系数，也也是模量提高高系数。工程程中，根据地地质报告提供供的天然地基基承载力fak和压缩模量Es，加固后测得复复合地基承载载力后便可求求得模量提高高系数ξ＝fspk/fak，则复合模量可可求得。小结（1）桩的模量与桩桩体材料模量量不同；（2）桩的模量=ƒ(桩体材料，桩桩的几何尺寸寸-桩长桩经，桩桩周桩端土的的性状)；（3）桩的模量=