桩承地基路堤土拱效应的影响因素分析

李惠玲，胡荣华，强小俊

(1.深圳市房地产评估发展中心地质环境部，广东深圳 518034;2.中国铁道科学研究院深圳研究设计院，广东深圳 518034)

桩承地基是近年来发展的一种软基处理方法，其加固路堤典型断面如图1所示，它不同于常见的复合地基［1-2］。

图1 桩承地基加固路堤断面示意

桩承地基主要是通过路堤填土中形成的土拱效应(见图2)和加筋体的兜提效应(见图3)将大部分的路堤荷载传递给桩来承担，桩是承担荷载的主体［3-4］。

目前主要是从理论计算、试验研究以及数值研究等三个方面来研究桩承地基路堤土拱效应的。土拱效应的理论计算方法主要有 Terzaghi法［5］、Hewlett法［6］、Low 法［7］，英国规 范 BS8006 法［8］及 Carlsson法［9］;土拱效应的试验研究方面，Kempfert［10］、Hewlett＆ Randolph［6］、曹卫平［11］、张超［12］、闫宏业［13］、强小俊［2］、Chew 等［14］以及 Horgan ＆ Sarsby［15］的工作较为深入。数值模拟方面，Han＆Gabr［16］分析了路堤高度及水平加筋体对土拱效应的影响，Kempton and Russell等［17］研究了路堤高度以及桩帽尺寸对土拱效应的影响，陈仁鹏等［18-19］分析了桩帽尺寸、桩间距以及路堤高度对土拱效应的影响。

国内外学者的研究大大推动了桩承地基路堤土拱效应的研究，但他们仅是从一个或者两个影响因素方面来分析研究。本文基于桩承地基路堤荷载的室内模型试验，利用ABAQUS具体分析了桩帽大小、桩间土性质、水平加筋体、路堤填土性质等因素对土拱效应的影响规律。

1 ABAQUS模型及参数

1.1 计算模型

按照室内模型试验的尺寸［2］进行建模，模型中由桩(帽)、桩间土、碎石垫层、土工格栅及路堤填土等5部分组成。桩(帽)、填土以及垫层采用实体单元，土工格栅采用膜单元、线弹性本构关系，桩(帽)采用线弹性模型，路堤填土、碎石垫层及桩间土采用Mohr-Coulomb弹塑性模型。……