·394· 工程科学学报，第37卷，第3期 数如表2所示，复合碎石桩的平面布置参数如表3 3 数值模拟结果分析与讨论 所示 数值模拟采用的土体参数如表1所示，振冲器参 表1土体参数 Table 1 Parameters of the soil 土类型 重度/(kNm3) 内摩擦角/() 孔隙比渗透系数/(m·s)土体强度kPa 刚度系数孔隙比（最大/最小） 粉土 16.37 24 0.838 1×10-6 210 3.35 0.88/0.76 表2振冲器参数 图6为普通碎石桩周围土体的相对密度随时间的 Table 2 Parameters of the probe 变化图.从整个变化过程看，碎石桩施工过程桩周土 直径/m频率Hz振冲速率/(ms1)额定功率kW效率/% 体的相对密度仅有一小部分有所提高，而大部分无明 0.4 50 0.03 120 50 显改善 相对密度/% 相对密度% 表3碎石桩平面布置参数 08 ■ 908.33s Table 3 Parameters of the stone column 80 直径 碎石桩间距 深度 模拟面深度 60 60 1 2.5 10 7 40 40 3.1普通振冲碎石桩数值模拟结果 1 2 半径m 半径m 图5是普通振冲碎石桩施工过程的超孔隙水压 相对密度1% 相对密度/% 力变化图.从图5中可以看出，在没有排水井的情况 985.00s■ 1061.67s■ 80 80 下，振冲碎石桩施工过程中孔隙水通过碎石桩排出，碎 石桩周围土体孔隙水消散较快，而离碎石桩较远的区 的 60 60 域，超孔隙水压力并没有发生明显变化.这说明在地 基加固过程中，普通振冲碎石桩加固范围有限，特别是 40 0 在渗透系数较低的粉土地基中 半径m 半径m 超孔压kPa 超孔压kPa 相对密度% 相对密度% 1138.33s 999999. 0s ■60 908.33s■60 80 40 60 60 20 20 40 0 1 半径m 半径m 半径/m 半径m 超孔压kPa 超孔压kPa 图6未加排水井时的相对密度变化 985.00s■60 1061.67s 60 Fig.6 Variation of relative density without wicks 40E 3.2复合振冲碎石桩数值模拟结果 20 20 复合振冲碎石桩施工过程模拟结果如图7和图8 所示. 2 从图7中可以看出，与普通碎石桩相比，复合振冲 半径m 半径m 超孔压kPa 超f孔压kPa 碎石桩的排水井和碎石桩体始终将超孔隙水压力控制 1226.67s■60 999999s ■60 得较低（如在碎石桩施工时刻908.33s时普通碎石桩 3 40 周围土体的超孔隙水压力明显高于复合碎石桩)，在 排水井附近的土体孔隙水消散较快，地基土体的加固 20 效果也较显著，当土体固结完成时，超孔隙水压力完全 0 0 1 2 消散. 半径/m 半径m 从图8中可以看出，与图6相比在整个加固区域 图5未加排水井时的超孔隙水压力变化 中碎石桩周围和排水井周围的土体，其相对密度都有 Fig.5 Variation of excess pore pressure without wicks 所提高，并且在距离碎石桩和排水井更远的加固区域，工程科学学报，第 37 卷，第 3 期 3 数值模拟结果分析与讨论 数值模拟采用的土体参数如表 1 所示，振冲器参 数如表 2 所示，复合碎石桩的平面布 置 参 数 如 表 3 所示． 表 1 土体参数 Table 1 Parameters of the soil 土类型 重度/( kN·m － 3 ) 内摩擦角/( °) 孔隙比 渗透系数/( m·s － 1 ) 土体强度/ kPa 刚度系数 孔隙比( 最大/最小) 粉土 16. 37 24 0. 838 1 × 10 － 6 210 3. 35 0. 88 /0. 76 表 2 振冲器参数 Table 2 Parameters of the probe 直径/m 频率/Hz 振冲速率/( m·s － 1 ) 额定功率/ kW 效率/% 0. 4 50 0. 03 120 50 表 3 碎石桩平面布置参数 Table 3 Parameters of the stone column m 直径 碎石桩间距 深度 模拟面深度 1 2. 5 10 7 图 5 未加排水井时的超孔隙水压力变化 Fig． 5 Variation of excess pore pressure without wicks 3. 1 普通振冲碎石桩数值模拟结果 图 5 是普通振冲碎石桩施工过程的超孔隙水压 力变化图． 从图 5 中可以看出，在没有排水井的情况 下，振冲碎石桩施工过程中孔隙水通过碎石桩排出，碎 石桩周围土体孔隙水消散较快，而离碎石桩较远的区 域，超孔隙水压力并没有发生明显变化． 这说明在地 基加固过程中，普通振冲碎石桩加固范围有限，特别是 在渗透系数较低的粉土地基中． 图 6 为普通碎石桩周围土体的相对密度随时间的 变化图． 从整个变化过程看，碎石桩施工过程桩周土 体的相对密度仅有一小部分有所提高，而大部分无明 显改善． 图 6 未加排水井时的相对密度变化 Fig． 6 Variation of relative density without wicks 3. 2 复合振冲碎石桩数值模拟结果 复合振冲碎石桩施工过程模拟结果如图 7 和图 8 所示． 从图 7 中可以看出，与普通碎石桩相比，复合振冲 碎石桩的排水井和碎石桩体始终将超孔隙水压力控制 得较低( 如在碎石桩施工时刻 908. 33 s 时普通碎石桩 周围土体的超孔隙水压力明显高于复合碎石桩) ，在 排水井附近的土体孔隙水消散较快，地基土体的加固 效果也较显著，当土体固结完成时，超孔隙水压力完全 消散． 从图 8 中可以看出，与图 6 相比在整个加固区域 中碎石桩周围和排水井周围的土体，其相对密度都有 所提高，并且在距离碎石桩和排水井更远的加固区域， · 493 ·