剛性芯樁組合樁復(fù)合地基動(dòng)力試驗(yàn)研究

張攀星 馮俊輝

（河北大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 保定 071002）

0 引言

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng)、或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固體是由基體（天然地基土體或被改良的天然地基土體）和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。

剛?cè)峤M合樁復(fù)合地基是在現(xiàn)有單一樁型復(fù)合地基的基礎(chǔ)上，采用剛性樁和柔性樁組合而成的復(fù)合地基。由于巖土工程的復(fù)雜性，單一樁型的復(fù)合地基有事難以從功能或經(jīng)濟(jì)的方面滿足工程要求，而組合樁復(fù)合地基則可以發(fā)揮單一樁型復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn)和長處，達(dá)到增加強(qiáng)度，變性協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的統(tǒng)一。

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，復(fù)合地基的動(dòng)力問題已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，因此，復(fù)合地基設(shè)計(jì)中引入抗震的理念具有特別重要的理論和現(xiàn)實(shí)的意義。

國內(nèi)外針對場地地基和土壩的動(dòng)力反應(yīng)與抗震分析的研究開展得比較多，針對復(fù)合地基的特點(diǎn)來研究抗震動(dòng)力反應(yīng)特性的成果還很少。因此通過現(xiàn)場試驗(yàn)研究剛?cè)峤M合樁復(fù)合地基的破壞機(jī)理和動(dòng)力特性是非常必要的。

本文采用爆破地震動(dòng)模擬天然地震，將柔性樁、剛性樁進(jìn)行優(yōu)化組合形成剛芯樁長短樁復(fù)合地基、剛性樁和柔性樁組合樁復(fù)合地基、剛性芯柔性樁復(fù)合地基。根據(jù)場地的工程地質(zhì)特性設(shè)計(jì)了等比例現(xiàn)場動(dòng)力試驗(yàn)；對剛?cè)峤M合樁復(fù)合地基的動(dòng)力特性進(jìn)行對比試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)場地概況

試驗(yàn)場地勘察任務(wù)由河北建研科技有限公司承擔(dān)。本次勘察根據(jù)鉆探揭露，在最大深度20m內(nèi)，場地地基土層主要有耕植土，黃土狀粉質(zhì)粘土，細(xì)砂，中砂，和粉質(zhì)粘土構(gòu)成。

2 剛性芯樁組合樁復(fù)合地基動(dòng)力試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

本試驗(yàn)選取4m×4m正方形地塊，將表面耕植土清理后使用。剛性芯樁水泥土環(huán)直徑設(shè)計(jì)為350mm，芯樁樁徑設(shè)計(jì)為110mm，樁間距為1m，樁長6m褥墊層采用級配碎石，厚度為0.1m。選取6#樁作為試驗(yàn)樁，在6#樁身和樁頂安裝加速度傳感器，間隔2米；并在樁間土中安裝加速度傳感器。

復(fù)合地基靜載試驗(yàn)選用堆載形式進(jìn)行加載，荷載板選用2m×2m，厚度為 2cm 的鋼板。 加載分級為：18t、36t、54t、72t，對應(yīng)的基底壓力分別為：45kPa、90kPa、135kPa、180kPa。 均小于復(fù)合地基承載力特征值。動(dòng)力荷載采用爆破地震動(dòng)獲得。爆破地震動(dòng)采用的炸藥量2kg。

本次試驗(yàn)動(dòng)力荷載采用爆破激振激振方式。試驗(yàn)分為以下兩種工況：

工況1：空載爆破激振方式時(shí)，剛性芯樁組合樁復(fù)合地基動(dòng)力特性和時(shí)程響應(yīng)分析。

工況2：分級加載爆破激振方式時(shí)，剛性芯樁組合樁復(fù)合地基動(dòng)力特性和時(shí)程響應(yīng)分析。

3 剛性芯樁組合樁復(fù)合地基動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）加速度時(shí)程曲線圖以剛性芯樁復(fù)合地基在空載的情況下爆破地震動(dòng)為例得出曲線圖如圖1。

圖1 0、6、9號測點(diǎn)加速度時(shí)程曲線

圖2 爆破地震不同荷載下，剛性芯樁復(fù)合地基水平（左）與豎直方向（右）峰值加速度

圖3 爆破地震不同荷載下，剛性芯樁復(fù)合地基水平方向（左）與豎直方向（右）主頻變化曲線

上圖分別表示了在爆破地震動(dòng)作用下，空載、36噸和72噸荷載時(shí)剛性芯樁復(fù)合地基不同深度不同方向的峰值加速度變化曲線。

（2）剛性芯樁組合樁復(fù)合地基在爆破地震動(dòng)情況下主頻分析（圖3）。

4 結(jié)論

本文對剛性芯樁組合樁復(fù)合地基分爆破情況下下對該類型復(fù)合地基進(jìn)行了動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)研究，在相同爆破地震動(dòng)作用下，分別對主頻和峰值響應(yīng)進(jìn)行了分析，得出了下列規(guī)律：

（1）剛性芯樁組合樁復(fù)合地基對加速度峰值沿樁體有放大作用；

（2）對于復(fù)合地基來說，上部荷載的大小對主頻由直接影響，載荷越大，主頻越小，反之，主頻越大。

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