刘洋等：复合振冲碎石桩加固机理及施工过程数值模拟 ·395· 超孔压k 超孔压Pa 相对密度% 相对密度% 0s 60 908.33s 0s 908.33s■ 80 40 0 60 30 40 半径m 半径m 半径m 半径m 超孔压Pa 超孔压Pa 相对密度/% 相对密度/陽 985.00s60 1061.67s 60 985.00s■ 1061.67s 0 2 半径m 半径m 半径m 半径m 相对密度/咏 相对密度% 超孔压kPa 超孔压kPa ■60 1138.33 999999s 1226.67s■60 999999s 40 0 20 0 2 半径m 半径： 半径m 半径m 图8复合碎石桩相对密度变化 图7复合碎石桩的超孔隙水压力变化 Fig.8 Variation of relative density with wicks Fig.7 Variation of excess pore pressure with wicks 可以分成三个阶段：第一阶段为振冲施工的初始扩孔 相对密度也得到了提高.这说明碎石桩与排水井的结 阶段，两种类型的碎石桩桩周土体相对密度和孔隙比 合并不是简单的叠加，而是相互作用，这种相互作用使 都没有明显变化，这个阶段复合碎石桩持续较短（约 得地基加固效果远远超过了普通碎石桩对地基土体的 200s),而普通碎石桩持续的时间较长（约900s).第 加固效果.最终当碎石桩施工完之后，排水井和碎石 二阶段为振冲施工的主阶段，桩周土体孔隙比减小，相 桩继续发挥作用，影响土体的固结.通过对比图8和 对密度增大.复合振冲碎石桩由于排水井的存在，缩 图6中999999s时刻的相对密度可以看出，复合碎石 短了孔隙水的渗流长度，加大了土中渗流的推动力，土 桩的加固效果较普通碎石桩更好. 体中孔隙水排出的速率更快，相对密度快速增加而等 3.3分析与讨论 效孔隙比快速降低.普通碎石桩进入第二阶段较晚， 3.3.1平均加固效果 约在振冲开始的900s后孔隙比开始减小，相对密度增 对普通碎石桩和复合碎石桩加固区域所有节点的 加，但增加幅度明显小于复合碎石桩.第三阶段为振 计算结果进行平均得到平均相对密度和孔隙比，比较 冲施工后阶段，此阶段无振冲作用孔隙水的排出速度 两种加固方法的加固效果.平均相对密度和平均孔隙 减慢，土体相对密度的增长开始变缓，此阶段两种类型 比随时间变化的曲线如图9所示. 的桩孔隙比与相对密度变化规律比较接近.总体来 由图9可以看出，相对密度和孔隙比的变化大概 说，复合振冲碎石桩由于排水井的存在，不仅对桩周土 80a 0.86 复合碎石桩 70 0.84 60 普通碎石桩 0.82 普通碎石桩 0.80 复合碎石桩 40 1000 2000 3000 4000 0.78 5000 0 1000 20003000 4000 5000 时间s 时间s 图9平均相对密度(a)和平均孔隙比(b)变化对比 Fig.9 Comparisons of average relative density (a)and void ratio (b)刘 洋等: 复合振冲碎石桩加固机理及施工过程数值模拟 图 7 复合碎石桩的超孔隙水压力变化 Fig． 7 Variation of excess pore pressure with wicks 相对密度也得到了提高． 这说明碎石桩与排水井的结 合并不是简单的叠加，而是相互作用，这种相互作用使 得地基加固效果远远超过了普通碎石桩对地基土体的 加固效果． 最终当碎石桩施工完之后，排水井和碎石 桩继续发挥作用，影响土体的固结． 通过对比图 8 和 图 6 中 999999 s 时刻的相对密度可以看出，复合碎石 桩的加固效果较普通碎石桩更好． 图 9 平均相对密度( a) 和平均孔隙比( b) 变化对比 Fig． 9 Comparisons of average relative density ( a) and void ratio ( b) 3. 3 分析与讨论 3. 3. 1 平均加固效果 对普通碎石桩和复合碎石桩加固区域所有节点的 计算结果进行平均得到平均相对密度和孔隙比，比较 两种加固方法的加固效果． 平均相对密度和平均孔隙 比随时间变化的曲线如图 9 所示． 由图 9 可以看出，相对密度和孔隙比的变化大概 图 8 复合碎石桩相对密度变化 Fig． 8 Variation of relative density with wicks 可以分成三个阶段: 第一阶段为振冲施工的初始扩孔 阶段，两种类型的碎石桩桩周土体相对密度和孔隙比 都没有明显变化，这个阶段复合碎石桩持续较短( 约 200 s) ，而普通碎石桩持续的时间较长( 约 900 s) ． 第 二阶段为振冲施工的主阶段，桩周土体孔隙比减小，相 对密度增大． 复合振冲碎石桩由于排水井的存在，缩 短了孔隙水的渗流长度，加大了土中渗流的推动力，土 体中孔隙水排出的速率更快，相对密度快速增加而等 效孔隙比快速降低． 普通碎石桩进入第二阶段较晚， 约在振冲开始的 900 s 后孔隙比开始减小，相对密度增 加，但增加幅度明显小于复合碎石桩． 第三阶段为振 冲施工后阶段，此阶段无振冲作用孔隙水的排出速度 减慢，土体相对密度的增长开始变缓，此阶段两种类型 的桩孔隙比与相对密度变化规律比较接近． 总体来 说，复合振冲碎石桩由于排水井的存在，不仅对桩周土 · 593 ·