[發(fā)明專(zhuān)利]一種套筒加筋碎石樁三軸壓縮強(qiáng)度及模量的計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710673473.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107463749A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建峰;王興濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 上海正旦專(zhuān)利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑地基處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種套筒加筋碎石樁三軸壓縮強(qiáng)度及模量的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

我國(guó)軟土地基種類(lèi)繁多，分布廣泛，普遍就有含水率高、壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性差等特點(diǎn)。建造在軟土地基上的建筑物常出現(xiàn)總沉降量過(guò)大、差異沉降明顯、后期沉降量超標(biāo)、承載力不足等工程問(wèn)題，影響建筑物的正常使用性能和安全性能。對(duì)此，為提高軟土地基的承載能力，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)了大量的軟基處理技術(shù)，其中復(fù)合地基加固方法較為普遍。

復(fù)合地基加固法一種比較理想的軟土地基處理方式，起源于20世紀(jì)60年代，由于該法能顯著改善地基的承載力，減小地基沉降，并有效抑制地基土體側(cè)向變形，在世界范圍內(nèi)都得到廣泛應(yīng)用。碎石樁是復(fù)合地基處理方法中的一種，它是用振動(dòng)、沖擊或水沖等方法在軟土地基中成孔，再將碎石壓入孔中，形成由碎石構(gòu)成的大直徑密實(shí)樁體。碎石樁加固法是由德國(guó)工程師S.Steuerman在1936年發(fā)展而來(lái)的，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，碎石樁已廣泛用于各類(lèi)軟基加固處理工程，它既可以提高地基承載力、降低壓縮量，還可以配合砂墊層等其他措施加快軟土地基的固結(jié)沉降速度，從而達(dá)到加固地基的目的。

雖然碎石樁是復(fù)合地基加固中普遍使用的一種樁，但它的缺陷是易受到破壞。碎石樁需要樁周土對(duì)其的側(cè)限來(lái)保證樁體的強(qiáng)度及承載力，當(dāng)側(cè)限不足時(shí)，樁體(特別是樁頂附近樁體)極易在樁頂荷載作用下發(fā)生鼓脹或整體剪切破壞，其中鼓出破壞是最常見(jiàn)的形式。此時(shí)，加筋碎石樁應(yīng)運(yùn)而生，其是在碎石樁外面包裹土工合成材料。與傳統(tǒng)的碎石樁相比，用土工合成材料包裹碎石樁，不僅可以保留碎石樁本身的置換作用和排水作用，而且還可限制樁體的側(cè)向變形，從而提高地基的承載力，因而是一種新型的軟土地基處理方法。

然而目前還沒(méi)有加筋碎石樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，缺少樁體在土體中的模量及樁身強(qiáng)度的確定方法，為此，本發(fā)明提供了一種套筒加筋碎石樁三軸壓縮強(qiáng)度及模量的計(jì)算方法，該計(jì)算方法可用于道路工程、工業(yè)與民用建筑工程、港口與航道工程等領(lǐng)域采用套筒加筋碎石樁加固軟土地基的承載力計(jì)算，其參數(shù)確定方法簡(jiǎn)單可靠，計(jì)算精度能夠滿足要求，為工程實(shí)踐提供一定的理論基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種套筒加筋碎石樁三軸壓縮強(qiáng)度及模量的計(jì)算方法。

本發(fā)明提出的套筒加筋碎石樁三軸壓縮強(qiáng)度及模量的計(jì)算方法，該計(jì)算方法包括以下步驟：

(A)假設(shè)套筒加筋碎石樁樁體破壞時(shí)，套筒筋材拉應(yīng)力達(dá)到其拉伸強(qiáng)度T，此時(shí)筋材環(huán)向應(yīng)變也達(dá)到其拉伸強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?sub>r，根據(jù)靜力平衡和摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論，推導(dǎo)出套筒加筋碎石樁樁體強(qiáng)度P_p，計(jì)算公式如下：

其中，P_r1為樁周土作用在套筒筋材外表面的力；

T為套筒筋材的拉伸強(qiáng)度；

R為樁體的破壞半徑，其值取為R＝R₀(1+ε_r)，其中R₀為樁體初始半徑；

為碎石的內(nèi)摩擦角；

(B)采用套筒加筋碎石樁三軸壓縮試驗(yàn)所得樁體強(qiáng)度值對(duì)套筒加筋碎石樁樁體強(qiáng)度P_p計(jì)算公式(1)進(jìn)行修正，得到修正系數(shù)λ，修正后的公式為

(C)根據(jù)套筒加筋碎石樁壓縮前后碎石質(zhì)量守恒原理，推導(dǎo)出加筋碎石樁樁體模量Ep，計(jì)算公式如下：

其中，P_r1為樁周土作用在套筒筋材外表面的力；

T為套筒筋材的拉伸強(qiáng)度；

R為樁體的破壞半徑，其值取為R＝R₀(1+ε_r)，其中R₀為樁體初始半徑；

為碎石的內(nèi)摩擦角；

ρ_d0為樁體碎石初始干密度，其值為

ρ_dmax為碎石最大干密度；

ρ_dmin為碎石最小干密度；

D_r為樁體碎石相對(duì)密實(shí)度；

ε_r為套筒筋材環(huán)向拉伸強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變；

(D)采用套筒加筋碎石樁三軸壓縮試驗(yàn)所得樁體模量值對(duì)套筒加筋碎石樁樁體模量Ep計(jì)算公式(3)進(jìn)行修正，得到修正系數(shù)κ，修正后的公式為：