软土中不同强度与刚度柱状加固体复合地基上路堤稳定破坏机理研究

为实现软土地基上路堤快速填筑，在软土地区多采用各类柱状加固体加固软土形成复合地基来支承路堤。不同加固体在强度与刚度特征方面存在着显著差别。目前各类柱状加固体复合地基的稳定均沿用传统极限平衡法并假定圆弧滑动面，基于假定柱状加固体沿滑动面产生剪切破坏，采用滑动面上加固体和土体的复合抗剪强度进行稳定分析。针对水泥土桩的初步研究及不同加固体复合地基稳定破坏工程实例表明，该法实质上是排除了具有抗弯刚度的柱状加固体首先发生弯曲破坏或其它破坏形式的可能。其结果是不能反映路堤下复合地基的真实破坏机理，并将显著高估安全性，给工程带来重大隐患。针对具有较高抗弯刚度的柱状加固体复合地基上路堤稳定分析和破坏机理的研究尚属空白。拟系统研究不同强度与刚度柱状加固体复合地基上路堤、加固体与土相互作用，揭示不同强度与刚度柱状加固体复合地基在趋于失稳破坏过程中工作性状和破坏机理，在此基础上提出稳定分析理论与方法。

首先研究并指出了目前软土地基上复合地基稳定计算方法存在的重要理论缺陷。对软土地区路基加固采用的柱状加固体，根据加固体材料的强度与刚度特征进行了分类.采样数值分析和离心机试验等方法，系统研究不同强度与刚度柱状加固体复合地基的稳定渐进破坏机理，揭示不同强度与刚度柱状加固体复合地基在渐进破坏过程中加固体工作性状和破坏模式，在此基础上提出了考虑复合地基加固体不同破坏模式、不同位置加固体连续破坏诱发复合地基支承路堤整体稳定破坏的稳定分析理论，提出了反映不同位置加固体抗滑机理和破坏机理的路堤下复合地基加固体的分区，最后提出了多个简化分析方法。主要成果已纳入相关领域的主要规范。. 通过本课题研究，取得的重要成果如下：. 1. 提出柱状加固体的系统、科学分类 . 复合地基加固体的材料、桩身破坏模式是决定路堤下复合地基破坏模式的最根本因素。通过对竖向荷载作用下单一加固体、群桩加固体破坏模式研究，针对软土中复合地基支承路堤的工作机理、破坏机理，提出了柱状加固体的分类。研究、设计人员可根据该分类初步判断软土中不同加固体复合地基支承路堤的破坏形式，从而选择合理的加固体、合理的设计计算方法。. 2．提出了软土中复合地基的稳定连续破坏的模拟方法 . 通过理论分析和离心机试验研究，揭示了路堤失稳时下各类有黏结强度的柱状竖向加固体的破坏模式均为弯曲破坏，采用加固体抗剪强度进行稳定分析在理论与方法上存在根本缺陷。揭示了复合地基不同位置加固体以弯曲为控制的破坏机理，提出了路堤下群桩加固体的弯曲破坏理论。进一步，提出了反映复合地基加固体真实破坏方式、渐进破坏机理的复合地基稳定分析Cut-off分析方法，从而建立了真实反映复合地基稳定破坏机理的稳定分析方法。. 3．提出了路堤稳定简化计算方法 .目前国内相关规范均未给出刚性桩复合地基支承路堤的实用稳定计算方法。因此，基于课题进行的软土地基上刚性桩复合地基支承路堤的破坏机理研究，提出了无筋刚性桩复合地基整体稳定性简化分析方法，包括按加固体等效抗剪强度来考虑加固体的弯曲破坏模式及其所决定的加固体抗滑贡献的等效抗剪强度法，以及考虑滑动前加固体全部发生弯曲破坏后加固体转为仅承担竖向荷载的等效荷载法，建议了对应的安全系数。