碎石桩复合地基研究综述

碎石桩复合地基研究综述

邓新阁1

1.重庆交通大学 土木工程学院，重庆  400074

摘要：随着我国经济的不断发展，基础设施的建设也得到了空前的发展。在以丘陵、山地为主的西南地区的建设过程中自然是离不开逢山开路、遇水搭桥，且西南地区的地质条件极为复杂，其中包含了一类含水率较高、孔隙比较大的软弱土。碎石桩复合地基能够有效改善软弱土力学性质而常被应用于实际工程，本文将对碎石桩复合地基的研究进行回顾和总结。

关键词：碎石桩；复合地基；软弱土

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1.  碎石桩复合地基研究现状

近数十年来，随着各个国家引进并大面积使用碎石桩复合地基，其理论和技术都在不断地发展，国内外诸多学者对碎石桩的变形机理、承载性能以及对软弱土地基的竖向加固效果和加固机理等方面展开了大量的研究，并取得了丰硕的成果，主要研究方法可分为：现场试验、室内模型试验、数值模拟、理论研究等。

1.1 碎石桩复合地基现场试验

在上述诸多研究方法中，现场通常是解决岩土工程问题时最直接、最有效的手段。现场试验是在保持岩土体在天然条件下，测试岩土体性质的手段，因此该方法是最能够直接反应出岩土体在实际工程中的状态。其试验结果不仅可以直接得到岩土体的变化规律和特性，还能为后续的研究建立宝贵的数据库。

目前碎石桩复合地基的现场试验研究主要集中在两个方面，一方面是对桩周土的挤密效果和抗液化的研究，如马永峰[1]、阮建飞[2]，另一方面是对碎石桩加速地基排水沉降的研究，如余震[3]，文松霖[4]等。但现场试验需要耗费大量的人力物力财力，且现场条件难以控制等因素，具有较大的局限性。

1.2 碎石桩复合地基模型试验

室内模型试验是利用相似三定律对实际工程中的研究对象进行等比例缩尺，模型试验需与原型试验在结果上相似。由于模型试验具有可控制的试验条件，减少外界因素对试验结果的扰动，同时，试件缩尺后，所需的人力物力财力也成比例缩小，该方法成为了岩土工程的主要研究方法之一。

碎石桩复合地基室内模型试验研究也可分为加速地基排水沉降、改善力学性质两个方面。如Das[5]、Bouziane[6]等通过室内缩尺试验对碎石桩加固作用进行研究，发现碎石桩的桩体粉末含量、桩间距、桩间土体类型对软土路基的排水效率有极大的影响。

1.3 碎石桩复合地基数值模拟

近年来，数值模拟方法在碎石桩复合地基的受力特征和变形机理等方面的研究中有着突出的优势，已然成为了分析和解决岩土工程问题中又一有效、重要的手段。数值分析作为岩土工程领域的常用方法，由其原理可分为连续体法、非连续体法两种。

连续体法可以更加全面地考虑岩土工程中诸多复杂的因素，理论上较为严密，但是该方法还是存在一定的局限性，岩土体并非连续体，因此其模拟结果于实际存在差异。离散元法则直接由颗粒接触关系直接反映宏观材料力学行为，适应于解决非连续介质的颗粒材料的力学问题，可以更好地模拟碎石桩复合地基[7]。

1.4 碎石桩复合地基理论研究

碎石桩的理论研究主要集中在固结理论解和承载力计算两个方面，不可否认的是，碎石桩复合地基处理技术在工程实践中已经相当完善的同时，其研究是落后于工程实践的，尤其是理论方面的研究尚有提高的空间和潜力。

2.  总结与展望

通过对国内外近年来碎石桩复合地基研究的回顾，对碎石桩复合地基提出如下总结和展望：

（1）目前，国内外对碎石桩的主要研究方法可分为：现场试验、室内模型试验、数值模拟以及理论研究四大类，体现了碎石桩研究的多样性和灵活性。

（2）碎石桩复合地基的研究方向主要集中在竖向承载力、竖向沉降量、排水固结效果等方面，鲜有对水平方向的机理研究，有待进一步的完善。

（3）现有研究多从宏观尺度出发，研究碎石桩复合地基的宏观特性，而少有对细观方面的深入探讨，有待进一步研究。

参考文献：

[1]马永峰,周丁恒,张志豪, 等.大型石化地基振冲碎石桩处理现场试验研究[J].岩土力学,2015, 36(S1): 327-333.

[2]阮建飞,时铁城,顾小兵.黄河海勃湾泄洪闸地基振冲碎石桩现场试验[J].人民黄河,2012, 34(11): 146-148.

[3]余震,张玉成,张玉平.振冲碎石桩加固软土地基试验研究[J].重庆建筑大学学报,2007, 29(06): 57-61.

[4]文松霖,任佳丽,姜志全, 等.碎石桩红黏土复合地基的实例分析[J].岩土工程学报,2010, 32(S2): 302-305.

[5]Das A K, Deb K. Response of stone column-improved ground under c-ϕ soil embankment[J]. Soils and Foundations, 2019, 59(3): 617-632.

[6]Bouziane A, Jamin F, El Mandour A, et al. Experimental study on a scaled test model of soil reinforced by stone columns[J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2022, 26(4): 1561-1580.

[7]蒋明镜,肖俞,陈双林, 等.砂土中单桩竖向抗压承载机制的离散元分析[J].岩土力学,2010, 31(S2): 366-372.