刚性桩复合地基垫层土拱效应宏细观机理研究

刚性桩复合地基垫层土拱效应宏细观机理研究*
朱小军1， 赵学亮1， 龚维明1， 徐国平2
( 1 东南大学土木工程学院，南京210096; 2 中交公路规划设计院有限公司，北京100088)
〔摘要〕 为了研究刚性桩复合地基垫层土拱效应的作用机理，通过可视化模型箱对不同桩间距及垫层厚度的刚性
桩复合地基进行了室内模型试验，利用数字图像无标点量测技术研究土体颗粒的变形场，对桩顶垫层土体形成土
拱的变化过程进行全面观测与分析，研究复合地基垫层土拱效应。利用离散元颗粒流方法，研究了复合地基桩间
距、桩径、垫层土体厚度、土体内摩擦角和密实度等宏细观因素对土拱效应的影响规律。对离散元颗粒流模拟结果
与室内模型试验结果进行对比分析，结果表明: 垫层厚度越大、桩间距越小，垫层形成的土拱效应就越明显; 土体摩
擦系数、孔隙率对土拱效应影响较大，而桩径对土拱效应影响较小。刚性桩复合地基垫层土拱效应机理的研究对
于提高垫层设计水平具有重要的参考价值。
〔关键词〕 复合地基; 垫层; 土拱效应; 颗粒流