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地基处理后复合地基的粘聚力和内摩擦角怎么换算

用水泥粉煤灰碎石桩处理完后,想进行整体稳定性和其他方面的验算,但处理完后的复合地基的粘聚力和内摩擦角怎么取呢?

水泥土的抗剪强度:水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高。当Fcu = 0.30~4.0MPa时,其粘聚力C = 0.10~1.0MPa,一般约为Fcu = 的(20~30)%,其内摩擦角变化在20~30度之间

水泥土在三轴剪切试验中受剪破坏时,试件有清楚而平整的剪切面,剪切面与最大主应力面夹角约60度。

根据试验结果的回归分析,得到水泥土的粘聚力C与其无侧限抗压强度Fcu大致呈幂函数关系,其式如下:C = 0.2813 * (Fcu^0.7078)。该式成立的条件是:Fcu = 0.3~1.3MPa。

水泥土的压缩模量:当垂直应力达50%无侧限抗压强度时,水泥土的应力与应变的比值称为水泥土的变形模量E50 。

当Fcu = 0.1~3.5MPa,时,E50 = 10~550MPa,根据试验结果的线性回归分析,得到:E50 = 126Fcu《公路地基处理手册》一书中也有着大体相同的说明。

《地基处理与托换技术》-第三版对搅拌桩处理基坑边坡有计算实例。

复合土体的综合强度指标和重度可采用面积比法计算,计算公式如下:

Cc=(1一m)Cs+mCp

tanφc=(1一m)tanφs+mtanφp

γc= (1一m)γs+mγp

式中:Cs为桩间土的粘聚力; φs为桩间土的内摩擦角;γs为桩间土的重度;Cp为桩体的粘聚力; φp为桩体的内摩擦角;γp为桩体的重度。

目前对水泥搅拌桩桩体抗剪强度如何选取的争议较大,有如下几种选取方式

  (1)根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 79-2012)中6.1.5节,搅拌桩的抗剪强度为开挖龄期时无侧限抗压强度的1/6;

  (2)《广东省公路软土地基设计与施工技术规定》中建议水泥土搅拌桩桩身抗剪强度取桩身90天芯样抗压强度的0.5倍或标准养护条件下90天龄期抗压强度平均值的0.2~0.3倍;且单轴水泥搅拌桩的抗剪强度不大于200kPa;

  (3)《水运工程地基设计规范》(JTS 147-2-2017)中建议水泥搅拌桩抗剪强度取值为无侧限抗压强度的0.3倍,这种做法主要源自日本,应该是较为可靠的;

  (4)美国联邦公路局(FHWA)出版的Deep Mixing for Embankement and Foundation Support (FHWA-HRT-13-046)中认为,对于分散布置的水泥搅拌桩,由于其可承受的弯矩有限,容易发生拉裂破坏,因此无论其无侧限抗压强度有多高,散布的搅拌桩抗剪强度都不超过1500lb/ft2=72kPa。

  在讨论这个问题之前,应该明确指标全部采用复合指标,即认为软土和水泥的φ角均为0,抗剪强度就是C值。这样,对于格栅式坑底加固软土,C=0.3mfcu+(1-m)Cs,φ角为0;对于未搭结的点阵式地基处理,C=0.15mfcu+(1-m)Cs,如果涉及到非软土,这样C值会有较大提高,而tanφ=(1-m)tanφs,φ值将稍微减小,这是因为没有统一采用复合指标。

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