岩土工程现行复合地基沉降理论（二）

2现行复合地基沉降变形理论在不同刚度复合地基中的应用
2.1模型试验的应用结果
对不同刚度复合地基的性状进行了模型试验。在淤泥质粘土中，采用静压成孔、分层回填的方法制作了直径120mm、长2m、水泥含量18%的模型桩。测试元件和设备埋设在桩底、桩身和桩头。刚性基础用加载铁板模拟，柔性基础用相同底面积和填砂方式的方形木桶模拟。替代率为15%。分别进行了四组试验。主要结果如下:
表1刚性基础下复合地基试验结果
总荷载(kg)桩荷载(kg)土荷载(kg)桩-土荷载比桩-土应力比计算变形(mm)
160320480640660 107.8232 . 0352.03950.0342.0 52.288 . 0128.0242428 . 2425.0计算结果如下:
表3刚性基础下复合地基模型试验计算结果
荷载(kg)桩土应力比复合模量法(mm)应力修正法(mm)实测值(mm)[/Br/]60320480640660 11.7515 . 0015.659 . 176.12 0.621 . 231.852 . 472.54 0.871 . 552 2.3上三线K29+129段实测数据分析
上三线一级汽车专用公路是沿海大通道浙江段的重要组成部分。 第五合同段K29+129采用桩径500mm、桩长15、置换率20%的水泥搅拌桩复合地基处理软土地基。根据模型试验，桩土应力比为5。上三线第五合同段土层基本情况汇总见表5
表5上三线第五合同段土层基本情况
层名层厚(m)γ(kN/m)3ωEs(MPa)
I 12 iiii 3 iv 1亚粘土粉质粘土亚粘土2.5102.55 19.417 . 319.419 . 4 27.446 . 446 . 626计算结果如下:
表6 K29+129复合地基计算结果与实际沉降比较
填土高度(m)实际沉降(mm)复合模量法(mm)土应力比法(mm)
1 . 151 . 721 . 742 . 62 448082150 28 . 14242 . 563 . 9 73 . 2109 . 5110 . 9166 . 9
从目前上述模型试验和工程实例中的复合地基沉降变形理论来看，当荷载不超过复合地基承载力标准值时，复合模量法得到的计算值可以很好地逼近试验结果，当荷载水平不超过复合地基承载力标准值的1.5倍时，两者之差可以随着荷载水平的增加始终保持在可接受的范围内。 因此，当荷载水平不超过复合地基承载力的1.5倍时，现有的复合地基沉降计算公式在刚性基础上是可行的。
现有的复合地基沉降变形理论应用于柔性基础下的复合地基时，即使在荷载等级较低时，理论值也小于实际值，且随着荷载等级的增加，两者差距增大。可见，该理论应用于柔性基础下的复合地基是不合理的，也是不安全的。
出现以下情况的原因是:复合模量的表达式考虑了桩土的变形，利用弹性力学的平面问题理论，按面积加权综合考虑桩土的模量，从而充分考虑了桩强度的发挥。这些假设更符合刚性基础下复合地基的实际变形，因此复合模量法应用于刚性基础时能取得更好的效果。但在柔性基础下，桩与土的变形往往不协调，桩往往相对深入柔性基础，桩的强度不能充分发挥。这与复合模量法的计算假设大相径庭，所以实测值远大于理论值。
4结论
1。现行复合地基沉降变形理论应用于低荷载水平刚性地基时是安全可靠的；但当荷载水平超过复合地基承载力标准值的1.5倍时，应考虑其安全性。
2。现行复合地基沉降变形理论应用于以公路为代表的柔性基础下的复合地基是不安全的。随着负荷水平的增加，计算值与实测值的差异增大，应引起高度重视。
3。加固区沉降计算理论是解决柔性基础下复合地基沉降计算的关键问题。建议在条件允许的情况下，桩、土、基础采用有限法计算。本文作者就此问题作了一些探讨。
4。用应力修正法计算复合地基沉降变形时，不采用桩土变形一致的条件。理论上，它适用于任何基础下的复合地基。但从模型试验中可以看出，桩土应力比是随荷载水平而变化的，在实际工程中很难准确确定，因此其实际应用价值很低。