[发明专利]一种强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法

说明书

本发明提供了一种强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法，属于地基处理领域。所述方法先获得碎石墩内摩擦角，桩间土粘聚力、内摩擦角和重度，强夯表层土体重度；预设强夯表层厚度，根据基底应力扩散范围确定强夯碎石墩复合地基平面范围；将碎石墩与墩周围土看成一种复合土体，再将置换率作为未知数，根据复合土体综合强度指标计算方法，计算复合土体的复合粘聚力和复合内摩擦角；根据极限平衡状态时土压力计算方法，计算复合土体地基承载力特征值；根据应力扩散原理，计算强夯表层底面总应力，根据复合土体地基承载力满足要求确定碎石墩置换率及碎石墩直径。本发明为地基处理设计人员提供了此种地基处理手段的理论依据和详细设计方法。

技术领域

本发明属于地基设计领域，具体涉及一种强夯碎石墩复合地基设计方法。

背景技术

在软弱地基的处理中，常使用换填或向软土中打入桩或墩形成复合地基等处理方式。对于各区域土体力学性质相差较大的软弱地基，往往只需要在局部结构荷载较大处需要进行特殊处理以满足承载力要求；此时若在整片场地内使用同一地基处理手段，则会造成浪费。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法，解决了局部深厚软弱土层处理及采用强夯块石表层与碎石墩联合应用形成的复合地基设计方法难以确定的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种强夯表层加固碎石墩的复合地基设计方法，包括如下步骤：

步骤S1，通过试验获得碎石墩的粘聚力c_p、内摩擦角桩间土的粘聚力c_s、内摩擦角强夯表层重度γ及应力扩散角θ；

步骤S2，预设强夯表层厚度为h，根据基底应力扩散范围计算复合地基的平面范围大小，由基础尺寸、基础埋深及应力扩散角计算复合地基平面范围A，如式(1)所示：

A＝[b+2(h-d)tanθ][l+2(h-d)tanθ] (1)

式(1)中，b为基础宽度，l为基础长度，d为基础埋深；

步骤S3，在复合地基平面范围A内，设碎石墩置换率为未知数m，按公式(2)、(4)计算碎石墩与墩周围土的复合粘聚力c_c、复合内摩擦角

复合粘聚力c_c采用公式(2)进行计算：

c_c＝mc_p+(1-m)c_s (2)

复合内摩擦角采用公式(4)进行计算：

步骤S4，根据极限平衡状态时土压力计算方法，通过公式(7)计算碎石墩复合土体地基承载力特征值f_spk：

步骤S5，上部基础荷载传递至基底的附加压力为p₀，在强夯表层中产生应力扩散作用，由基础尺寸、基础埋深、强夯表层应力扩散角可得扩散至强夯表层底面处的附加应力P_z如公式(8)所示：

作用于强夯表层底面处的总应力P为：

式(8)和(9)中，p₀为上部荷载传递至基底的附加压力，b为基础宽度，l为基础长度，d为基础埋深，θ为强夯表层应力扩散角；

步骤S6，以强夯表层底面复合土体地基承载力大于等于强夯表层底面的总应力为约束条件，确定置换率m，从而确定碎石墩直径D。