软土灰砂桩加固后加载引起的超静孔隙水压力

布， 大多埋藏于填 土层 下部 ， 未 形成一个完整 的层 次 。勘察 也发 现软 土 层 在 局 部地 段 具 有 多层 性 ， 在 浅部 软土层 下 有一 层 强 度 较好 的粉 质 黏 土层 ， 其 下 又 出现强度 差 的软 土 层 ， 但 是 下 部软 土层 随 深 度 的 增加 强度 也逐 渐增 高 ， 这 是 两 个 不 同 时期 和 环 境 下 形成 的软 土层 ， 银川 地 区 的软 土 层在 双城 门地 段 的 分布 比较典 型 。 天然 软土 层 的埋 深 及厚 度在 水平方 向上 起伏 不 等， 多数埋 深 ２～ ３ ｍ， 个 边地 方埋 深 在 ５ ｍ 以下 ， 层 厚０ ． ５～ ３ ．０ ｍ， 双城 门区域勘 察 揭示 最 大层 厚 ６～ １ ３ ｍ。 软 土 层 的 力 学 性 能 差 ， 承载力 ８ ０ ｋ Ｐ ａ左 右 Ｊ 。主要 特 征 为 含 水 量 较 高 、 黏粒含量高 、 可 溶
第 １ ５卷
第２ ３期
２ ０ １ ５年 ８月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ．１ ５ Ｎｏ ． ２３ Ａｕｇ ．２ ０１ ５
８ ９ — ０ ５
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ￣ ｎ ｅ ｅ ｉ ｆ ｎ ｇ
２ ０ １ ５年 ４月 ７日收到 国家 自然科学基金 （ ５ １ ３ ６ ８ Ｏ ５ Ｏ） 、 宁夏 区科技支撑计划项 目（ ２ ０ １ ３ ０ １ ） 资助
第一作者简介 ： 马文国 ， 男 。博士研究 生。研究方 向 ： 岩土工 程。Ｅ －
ｍａ ｉ ｌ ： ｍｗｇ ＠ｎ Ｘ Ｕ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ。
生很大的初始超静孔 隙水压力 ， 在建筑物密集 的地 区会 对 周 围各 种 设施 环 境 产 生 很 大影 响 ， 此后 随着 时间 的增加 超静 孔 隙水 压 力逐渐 消散 。但 是关 于各 种 沉入 桩施 工产 生 的超 静孑 Ｌ 隙水 压力 及沉 桩结 束后 的超静孔隙水压力 的消散 的问题开展得 较多 ＇ ８ Ｊ ，
中 图法 分类 号 Ｔ Ｕ ４ ３ ２ ；
文献标志码
Ａ
关 于确 定软 土地 基 中超静孔 隙水压力 的产生 和
Ｍｏ ｈ ｒ － Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ （ 简 称 Ｍ— Ｃ准 则 ） 强 度 准 则 结 合 有 限 元方 法对 灰砂 桩加 固的软土 地基 上分级 加 载所产 生 的超 静孔 隙水 压力 进行 计算 。计算 了施 工过 程和 施
中 国地 震 局 黄 土地 震 工 程 重 点 实 验 室 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要
研究 了湖相沉积软土在灰砂桩加 固后 随着上部结构 的分 级加 载及 后期地基 中超静孔 隙水压力 的变化情况 。以银川
地 区广泛分布的湖相沉积软土的地质条件为背景 ， 利用灰砂桩加 固软土地基 ， 其原理 是基于 生石灰吸水膨胀发 热吸 收土 中的
银川软土地质条件及 特征
银川 地 区的软 土主要 分 布在一 级 阶地 和二级 阶 地， 海拔 １ ０ ３ ９～１ ０ ８ ８ ｍ， 一 级 阶地 由第 四纪全 新 世 Ｑ 时期 以来 的近代 河湖 相沉 积 物组 成 ， 二 级 阶地 的 软土 主要 由第 四纪全 新世 Ｑ 时期 湖相沉 积物 组成 ， 多为 淤泥 或淤 泥质 土 。黄河在 银 川平原 上大致 由西 向东 不断 改道 ， 形成 了大 量 的湖 泊 湿 地 ， 有“ 塞 上 湖 城” 之 美 称 。软 土 层 在 上 述 区域 内不 是 连 续 性 分
⑥
２ ０ １ ５ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
软 土 灰砂 桩 加 固后 加 载 引起 的 超 静 孔隙 水 压 力
马文 国 ＇ 王 兰民 ， 李 学丰
（ 兰州大学土木工程与力学学 院 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ； 宁夏大学物 理电气信息学 院 固体力学研究所 ， 银川 ７ ５ ０ ０ ２ １ ；
消散问题 一 直是 学 术界 和 工程 界研 究 的热 点 问 题¨ 一 。超 静孔 隙水 压力 主要从 两个 方 面进 行 了研 究， 一 是如何 确 定各 种 施 工 工艺 和 过 程 中初 始 超静 孔 隙水 压力 及发 展 规律 的 问题 ； 二 是 如 何 确 定超 静 孔 隙水 压力 后期 随时 间消 散 的问题 。其 中关 于桩基 施 工过 程 的初 始 超 静孔 隙水 压 力 的研 究 比较 丰 富 ， 研 究较 多 的是软 土地基 中各种沉 入单 桩 和群桩 所产 生 的初 始超静 孔 隙水压 力及 发展 问题 ＿ ４ Ｊ 。在 软土
地基 中进行沉 桩施 工 ， 由于桩不 断穿入 软 土 ， 对 孔 隙 比大 的软土 发生 了挤压 作 用 ， 同 时在 桩 侧 软 土 中产
工结束后超孔隙水压力的增长和消散规律 ， 对软土 灰砂 桩地 基 上 施 工 产 生 的 沉 降 也 进 行 了相 应 的 计 算 。计算 结果 表 明湖相 沉积 软土利 用灰 砂桩 进行 加 固是 可行 的和 经济 的 。
水来对桩周土起挤 密作用。模拟 中使用 了改进 的 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ强度准则 ， 计算 了软土灰砂 桩加 固后随 着上部结构 施工过 程 及 施工完成后超孔 隙水压力 的增长－ ９消散过程。计算 显示超 静孔 隙水 压力 变化 引起 基础 中的有效 应力 能够 承受上部 荷载 ， 说明湖相沉积软土采用灰砂桩加 固在实践和理论上是可行 的。 关键 词 软土 灰砂桩 超孔 隙水压力 改进 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ强度准则 有 限元
而关 于这 种 复合 地基静 置一 段 时间后 进行 上部结 构 分级 加 载施工 及后 期超 静孔 隙水 压力 的消 散 问题 的
研究开展的相对较少 ， 对 湖相沉积软土复合地基上 加 载所产 生 的超静 孔 隙水压 力 的研究 开展 得更少 。 现 以银 川地 区典 型 的湖相沉 积软 土灰 砂桩 复合 地基 为研 究对 象 ， 在 此 复 合地 基 上 进 行 多层 建 筑 的 施工 ， 根 据灰 砂桩 加 固软土 地基 的原理 ， 利 用改进 的