第2章 复合地基理论
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复合地基
复合地基示意图
粉喷桩复合地基
（2）复合地基分类
复合地基
1）根据地基中增强体的方向分类
水平向增强体复合地基:土工聚合物、金属材料格栅等 形成的复合地基 。 竖向增强体复合地基:桩体复合地基
。
均质人工地基
双层地基
水平向增强 体复合地基
竖直向增强 体复合地基
图2-2 人工地基分类
2）复合地基中桩的分类
4)挤密作用
在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定 的密实作用。
5)加筋作用
各种复合地基除了可提高地基的承载力和整体刚度外，还可提高 土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。目前在国内的深层搅拌 桩、粉体喷搅桩和砂桩等以被广泛地用于高速公路等路基或路堤 。 的加固，这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。
σp
σs
图2－8复合地基计算简图
3.复合模量
复合地基
复合地基加固区由桩体和桩间土两部分组成，呈 非均质。在复合地基计算中，为了简化计算，将加 固区视作一均质的复合土体，则复合地基的复合模 量Esp： Esp=m Ep+(1-m) Es (2-4a) (2-4b)
或
Esp=〔1+m(n-1)Es
式中:Esp—复合地基压缩模量,MPa ； m—复合地基面积置换率； n—桩土应力比； Ep—桩体压缩模量,MPa； Es—土体压缩模量, MPa 。
K2—反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数 ，可能大于1.0，也可能小于1；
λ1— 反映桩的极限承载力发挥程度的系数，若桩体先达到极限强度引起复合 地基破坏，则λ1 ＝1.0，否则，桩间土先达极限强度则λ1 ﹤1.0； λ2— 反映桩间土的极限承载力发挥程度的系数，在0.4－1.0之间 ;
第2章 复合地基简述
1) 对于不同类型的桩，可具有不同的破坏模式。如 CFG桩是刺入破坏；而碎石桩是鼓胀破坏； 2）相同类桩，由于桩身强度不同，可能是不同 的破坏模式； 3）桩长的不同，可具有不同的破坏模式； 4）土层的不同，可具有不同的破坏模式。
碎石桩破坏机理
复合地基破坏的模式比较复杂，一般认为其取决 于桩体与桩间土的破坏特性，其中桩体的破坏特性是主 要的。
复合地基的p--n关系曲线（桩与土的模量影响）
n与桩土模量比的关系 应力一定时，Ep/Es 越大，n越大
碎石桩复合地基n与m 的关系
n随着m的增大而 减小，但幅度不大
L/d
桩的长径比L/d与n的关系曲线
n随着L增加而增大，但当桩长达到某一值时，n值基本上不再
增加。为此，存在一有效桩长Lo的概念。
第 2章
复合地基理论概要
（Composite Subgrade)
一、概述 二、作用机理和破坏模式 三、复合地基应力特征 四、桩体复合地基承载力计算 五、复合地基沉降计算 六、基础刚度和垫层对桩体复合地基性状的影响
一、概述
1、概念
复合地基一般指由两种刚度（或模量）不同材料 （桩体和桩间土）所组成，在相对刚性基础下两者共 同分担上部荷载并协调变形（包括剪切变形）的地基。 其研究方法是在众多根桩所加固地基中，选择一 根桩及其影响的桩周土所组成的单元体作为研究对象。
六、基础刚度和垫层对桩体复合地基 性状的影响
1. 刚性基础下复合地基和柔性基础下复合地基：
刚性基础下复合地基示意图
柔性基础（路堤）下复合地基示意图
2. 基础刚度对桩体复合地基性状影响：
a. 参数相同时，柔性基础下复合地基的桩土荷载分担比 小（即：刚性基础下复合地基中桩体承担的荷载要比 柔性基础下复合地基中桩体承担的荷载大）。 b. 当荷载不断增大时，柔性基础下复合地基破坏是由土 体先破坏造成的，刚性基础下复合地基破坏是由桩体 先破坏造成的）。 c. 条件相同时，刚性基础下复合地基比柔性基础下复合 地基的极限承载力大。
4.复合地基理论与设计
5.垫层的作用：
理论研究和试验研究表明，基础和复合地基加固 区之间设置垫层不仅可保证各类增强体与桩间土 形成复合地基共同承担上部荷载，而且可以有效 改善复合地基中浅层的受力状态，如减小桩土荷 载分担比、提高桩间土的抗剪强度、提高增强体 承受竖向荷载的能力等。
二、桩体复合地基承载力计 1. 复合地基承载力：
二、桩体复合地基承载力计算 1. 复合地基承载力：
2）桩间土极限承载力计算
二、桩体复合地基承载力计算 2.复合地基加固区下卧层承载力验算：
当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，按复合地基加 固区容许承力计算基础的底面尺寸后，尚需要对复合地基 下卧层承载力进行验算。要求作用在下卧层顶面处附加应 力和自重应力之和不超过下卧层土的容许承载力，即
一、概述 3.浅基础、桩基础和复合地基
3）复合地基
特点：复合地基中，上部结构荷载通过基础板直接 同时将荷载传递给土体和基础板下地基土体。
4. 小结
由上面分析可以看出，浅基础、桩基 础和复合地基的分类主要是考虑了荷载传 递路线。荷载传递路线也是上述三种地基 基础形式的基本特征。简言之， 1. 对于浅基础，荷载直接传递给地基土体； 2. 对于桩基础，荷载通过桩体传递给地基土 体； 3. 对于复合地基，荷载一部分通过桩体传递 给地基土体，一部分直接传递给地基土体。
量为△，则相应加固区土层的压缩量s1的计算式为：
三、复合地基沉降计算
2.下卧层土层压缩量s2的计算方法
三、复合地基沉降计算
2.下卧层土层压缩量s2的计算方法
在计算下卧层压缩量s2时，作用在下卧层上的荷载是比 较难以精确计算的。日前在工程应用上，常采用下述几 种方法计算。 1）压力扩散法
若复合地基上作用荷载为p，复合地基加固区压力扩散角 为β ，则作用在下卧土层上的荷载Pb可用下式计算：
复合地基基本理论以及复习要点和例题
(3)试验前应采取措施，防止因气候变化、施工及降低地下水位等原因，造成试验场地地基土含水量的变化及土体扰动，以免影响试验结果。
(4)加载等级可分为8～2级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
(5)每加一级荷载前后均应各读记录压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。
A．ra>rb；
B．raC、ra=rb；
C．无法比较；
答案：A
2.2 复合地基承载力与载荷试验要点
复合地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。基于复合地基是由竖向增强体和地基土通过变形协调承载的机理，复合地基的承载力目前只能通过现场载荷试验确定。
复合地基载荷试验要点如下：
(1)复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。
(2)承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。
【例题2】对某软弱地基进行水泥土搅拌桩地基处理后，基础以下铺设200mm的粗砂垫层，其目的是为了( )
A．增大桩土荷载分担比；
B．减小桩土荷载分担比；
C．增大复合地基强度；
D．减小复合地基强度；
答案：B
【例题3】某软弱地基进行地基处理后，基础以下铺设石屑垫层，有两种方案：A、垫层厚度为150mm；B、垫层厚度为500mm；试问：分别采用A、B两种方案，从理论上分析，桩土荷载分担比ra、rb相比较为( )
(4)加载等级可分为8～2级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
(5)每加一级荷载前后均应各读记录压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。
A．ra>rb；
B．raC、ra=rb；
C．无法比较；
答案：A
2.2 复合地基承载力与载荷试验要点
复合地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。基于复合地基是由竖向增强体和地基土通过变形协调承载的机理，复合地基的承载力目前只能通过现场载荷试验确定。
复合地基载荷试验要点如下：
(1)复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。
(2)承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。
【例题2】对某软弱地基进行水泥土搅拌桩地基处理后，基础以下铺设200mm的粗砂垫层，其目的是为了( )
A．增大桩土荷载分担比；
B．减小桩土荷载分担比；
C．增大复合地基强度；
D．减小复合地基强度；
答案：B
【例题3】某软弱地基进行地基处理后，基础以下铺设石屑垫层，有两种方案：A、垫层厚度为150mm；B、垫层厚度为500mm；试问：分别采用A、B两种方案，从理论上分析，桩土荷载分担比ra、rb相比较为( )
复合地基加固法
复合地基加固法第一节复合地基基本理论一、复合地基的定义和分类（一）定义复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到加强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料。
加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。
在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载。
根据地基中增强体方向又可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基（桩体复合地基）。
复合地基通常由桩（增强体）、桩问土（基体）和褥垫层组成（如图5 -1所示）。
（二）桩体复合地基分类桩体复合地基可以根据其增强体的不同特性进行分类如下：1、按增强体材料：分为散体材料（砂石、矿渣、渣土等）、石灰、灰土、水泥土、混凝土及土工合成材料等。
2、按增强体黏结性：分为无黏结性（散体材料）和黏结性两大类，其中黏结性的又可根据黏结性的大小分为：低黏结强度（石灰、灰土等）、中等黏结强度（水泥土）、高黏结强度（混凝土、CFG桩等）。
3、按增强体相对刚度：分为柔性（如石灰、灰土）、半刚性（水泥土）、刚性（混凝土、CFG桩等）。
4、按增强体方向：分为竖向、斜向和水平向（如加筋土复合地基）三种。
5、按增强体形式：分为单一型（桩身材料、断面尺寸、长度相同）（如图5-1a所示）、复合型（如混凝土芯水泥土组合桩复合地基）（如图5-2a所示）、多桩型（如碎石——CFG 桩复合地基等）（如图5—2b所示）、长短桩结合型（如图5-2 c所示）。
上述分类疗法汇总见表5-l。
对于增强体刚度及黏结性大小的划分，目前工程上尚无统一的定量标准，上述定性划分原则仅供参考。
如水泥土桩，桩身刚度及黏结性会因桩身水泥土强度不同而有较大变化，当水泥掺入量较低时，可能属于低黏结强度的柔性桩，而对于高强度的水泥土，力学特性又会接近于低标号混凝土，亦有文献将散体材料桩并入柔性桩进行分析，或将灰土桩、生石灰桩等低黏结强度桩视为散体材料桩。
按照复合地基增强体工程特性进行的分类表5-1续表注：桩的刚柔是相对的，不能只由桩体模量确定。
复合地基理论
np s
桩体承担荷载Pp与桩间土承担的荷载Ps之比称为 桩土荷载分担比N。
N Pp PS
N mn 1 m
σp
σs
σs
土
土
桩
表6.1 各类桩的桩表 土5.1应各力类桩比的桩土应力比
钢或钢筋砼桩 ＞50
CFG 桩 20～50
水泥搅拌桩（含水泥 5%～12%） 3～12
3）复合模量Esp
石灰桩 2.5～5
▪ 2）桩体鼓胀破坏如图6.10b）所示，在荷载作用下，桩间土不能提供足够的 围压来阻止桩体发生过大的侧向变形，从而产生桩体鼓胀破坏，并引起复合 地基全面破坏。散体材料桩复合地基往往发生鼓胀破坏，在一定的条件下， 柔性桩复合地基也可能产生此类型式的破坏。
▪ 3）桩体剪切破坏如图6.10c）所示，在荷载作用下，复合地基中桩体发生剪 切破坏，进而引起复合地基全面破坏。低强度柔性桩较易产生桩体剪切破坏 。
▪ 前一特征使它区别于均质地基（包括天然的和人工均质地基） ，后一特征使它区别于桩基础。
▪ （2）复合地基的形成条件
▪ 形成条件：在荷载作用下，增强体与天然地基土体通过变形协 调共同承担荷载作用。如何设置增强体以保证增强体与天然地 基土体能够共同承担上部结构荷载是有条件的，这也是在地基
中设置增强体能否形成复合地基的条件。
山东科技大学 王清标
6
▪ （3）按基础刚度和垫层设置分类
▪ 1)刚性基础，设垫层；
▪ 2)刚性基础，不设垫层；
▪ 3)柔性基础，设垫层；
▪ 4)柔性基础，不设垫层。
▪ （4）按增强体长度分类
▪ 1)等长度；
▪ 2)不等长度(长短桩复合地基)。
▪ 在桩体复合地基中，桩的作用是主要的，而在地基处理 中，桩的类型比较多，性能变化较大。因此，复合地基
复合地基
复合地基发展过程
碎石桩 复合地基
低强度混凝土桩 复合地基
水泥搅拌桩 复合地基
钢筋混凝土桩 复合地基
散体材料 复合地基
狭义 复合地基概念
柔性桩 复合地基
广义 复合地基概念
刚性桩 复合地基
。
2、复合地基分类
复合地基根据地基中增强体的设 置方向可分为水平向增强体复合地基和 竖向增强体复合地基两大类。
分为桩长相等和不 相等。
按增强体长度分类 等长桩复合地基
长短桩复合地基
长短桩复合地基长短桩布置形式
长短相间
外长中短
中长外短
长短桩复合地基的优点
在荷载作用下，地基浅部附加应力大，而深部附 加应力小； 一般情况下，天然地基浅部土体压缩模量小，而 深部土体压缩模量大。
长短桩复合地基加固区浅部置换率大，而深部置换率小。 采用长短桩复合地基可充分发挥材料加固潜能，加固效果好， 而且经济。
对增强体材料，水平向增强体多采用土工合成材
料，如土工格栅、土工织物等；竖向增强体可采用
砂石桩、水泥土桩、土桩与灰土桩、CFG 桩等。 在建筑工程中，桩体复合地基承担的荷载通常是 通过钢筋混凝土基础传给的，而在路堤工程中，荷 载是由刚度比钢筋混凝土基础小得多的路堤直接传
递给桩体复合地基的。前者基础刚度比增强体刚度影响桩Fra bibliotek应力比的因素分析
a、基础刚度 刚性基础下桩土应力比随
荷变化曲线出现峰值，数
值较大。 柔性基础下复合地基桩土 应力比随荷变化曲线出现最 小值，数值小于刚性基础下 复合地基。
刚性基础下复合地基
柔性基础下复合地基
b、桩的刚度
刚性基础下复合地基，桩
的刚度越大，桩土应力比越
地基处理-2.复合地基理论概要
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
思考题
1. 简述复合地基的定义和分类. 2．简述复合地基与浅基础、桩基础在荷载传递路线方面的差别，试 说明什么是复合地基的本质。 3．简述桩体复合地基承载力的计算思路。 4．简述复合地基沉降计算方法。 5．评述刚性基础下桩体复合地基和柔性基础下桩体复合地基性状的 差异。 6．分析垫层对复合地基性状的影响。
第二章 复合地基理论概要
2.2 桩体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
对散体材料桩复合地基，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的 最大侧限力。 散体材料桩在荷载作用下，桩体发生鼓胀，桩周土进入塑性状态，可通过 计算桩间土侧向极限应力计算单桩极限承载力。其一般表达式可用下式表示：
计算桩侧土体所能提供的最大侧 向极限力常用方法有Brauns(1978)计 算式，圆筒形孔扩张理论计算式等. Brauns认为，在荷载作用下，桩体产 生鼓胀变形。桩体的鼓胀变形使桩周 土进入被动极限平衡状态，桩周土极 限平衡区如图a:
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.1 概述
Dr. Han WX
从工程应用看，复合地基已与浅基础和桩基础成为土木工程建设中常用的 三种地基基础形式。
复合地基中的水平向增强体复合地基、散体材料桩复合地基、柔性桩复合地 基和刚性桩复合地基的荷载传递机理是不同的，它们的设计计算方法也不同， 在以下几节分别加以介绍。
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.4 复合地基沉降计算
第二章 复合地基理论概要
思考题
1. 简述复合地基的定义和分类. 2．简述复合地基与浅基础、桩基础在荷载传递路线方面的差别，试 说明什么是复合地基的本质。 3．简述桩体复合地基承载力的计算思路。 4．简述复合地基沉降计算方法。 5．评述刚性基础下桩体复合地基和柔性基础下桩体复合地基性状的 差异。 6．分析垫层对复合地基性状的影响。
第二章 复合地基理论概要
2.2 桩体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
对散体材料桩复合地基，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的 最大侧限力。 散体材料桩在荷载作用下，桩体发生鼓胀，桩周土进入塑性状态，可通过 计算桩间土侧向极限应力计算单桩极限承载力。其一般表达式可用下式表示：
计算桩侧土体所能提供的最大侧 向极限力常用方法有Brauns(1978)计 算式，圆筒形孔扩张理论计算式等. Brauns认为，在荷载作用下，桩体产 生鼓胀变形。桩体的鼓胀变形使桩周 土进入被动极限平衡状态，桩周土极 限平衡区如图a:
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第二章 复合地基理论概要
2.1 概述
Dr. Han WX
从工程应用看，复合地基已与浅基础和桩基础成为土木工程建设中常用的 三种地基基础形式。
复合地基中的水平向增强体复合地基、散体材料桩复合地基、柔性桩复合地 基和刚性桩复合地基的荷载传递机理是不同的，它们的设计计算方法也不同， 在以下几节分别加以介绍。
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
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第二章 复合地基理论概要
2.4 复合地基沉降计算
地基处理新技巧(复合地基)精华课件
石灰桩法
总结词
将生石灰、火山灰、粘性土等材料混合搅拌后填入孔中，经过硬化形成石灰桩，提高地基承载力和防渗性能。
详细描述
石灰桩法是一种利用生石灰、火山灰、粘性土等材料进行地基处理的方法。将这些材料混合搅拌后填入孔中，经 过硬化形成石灰桩。石灰桩具有较好的承载力和防渗性能，适用于处理软弱地基和液化土地基。该方法具有施工 简便、成本低等优点。
地基变形计算
总结词
预测地基在不同压力作用下的变形量，确保 建筑物安全。
详细描述
地基变形是指地基在外力作用下产生的位移 或变形。在复合地基设计中，需要计算不同 压力作用下的地基变形量，包括沉降、水平 位移等。通过合理的地基变形计算，可以预 测建筑物的沉降和倾斜趋势，从而采取相应
的措施，确保建筑物的安全。
某高速公路的路基处理
高速公路的特点
处理效果
高速公路对路基的稳定性和平整度要 求非常高，需要承受较大的车辆荷载。
经过复合地基处理后，高速公路的路 基稳定性和平整度得到显著提高，减 少了路面的损坏和维护成本。
地基处理方法
采用砂石垫层、排水固结、深层搅拌 等复合地基处理方法，提高路基的稳 定性和平整度。
04 施工工艺与质量控制
施工前的准备
现场勘查
对施工现场进行实地勘察， 了解地形、地质、水文等 条件，以便制定合适的施 工方案。
设计交底
组织设计单位向施工单位 进行技术交底，明确设计 意图、施工要求和注意事 项。
施工组织设计
根据工程规模、特点等因 素，制定合理的施工组织 设计，确保施工进度、质 量和安全。
施工工艺流程
成孔
采用合适的钻机或人工挖掘成 孔，孔径、孔深应符合设计要 求。
注浆
地基处理—2复合地基
土体受到扰动
挤密效应比较显著 置换效应、加速排水效应比较显著
柔性桩复合地基
主要通过置换作用提高地基承载力， 承载力大于散体桩复合地基。 主要通过置换作用提高地基承载力， 承载力大于柔性桩复合地基。
半刚性桩复合地基
2、破坏形式 破坏形式——刺入破坏、鼓胀破坏、桩体剪切破坏、整体滑动破坏。
刺入破坏
鼓胀破坏
2.1 概述
1、复合地基与地基处理的关系
处理结果上
地基处理
通过夯实、排水固结等方法使天然土体整体物理性质 得到改良的地基。（图2.1）
在天然地基中添加了与天然土体不一样的材料，通过 加入材料和天然土体协同作用的地基——复合地基
图2.1
2、复合地基的定义与分类
复合地基——天然地基在地基处理过程中，添加了其他非天然地基的材料， 从而形成了增强体，这种人工地基即为复合地基。
有效桩长的部分，由于桩土同步压缩，桩体基本上不再承担荷载的作用。
2.3 复合地基的承载力
1、承载力计算通用公式 复合地基的承载力——依据一定的原则，将桩体和桩间土的承载力进行叠加 得到的承载力。（主要由于桩和土体不是同时达到极限状态）
f spk m
f ห้องสมุดไป่ตู้pk
Ra
Ra (1 m) f sk Ap
柔性桩复合地基（例如深层搅拌桩、旋喷桩复合地基）
竖向增强体材料的 刚度
半刚性桩复合地基（例如水泥粉煤灰碎石桩复合地基， CFG桩）
刚性桩复合地基（例如钢筋混凝土桩复合地基）
散体材料桩复合地基的特点——桩体无粘聚力，单独不能成桩，只有依靠周围土 体的
围箍作用才能形成桩体。
柔性桩复合地基的特点——桩体有较强的粘聚力，但模量和刚度远比混凝土小，在大 荷载作用下会变形过量甚至断桩。
挤密效应比较显著 置换效应、加速排水效应比较显著
柔性桩复合地基
主要通过置换作用提高地基承载力， 承载力大于散体桩复合地基。 主要通过置换作用提高地基承载力， 承载力大于柔性桩复合地基。
半刚性桩复合地基
2、破坏形式 破坏形式——刺入破坏、鼓胀破坏、桩体剪切破坏、整体滑动破坏。
刺入破坏
鼓胀破坏
2.1 概述
1、复合地基与地基处理的关系
处理结果上
地基处理
通过夯实、排水固结等方法使天然土体整体物理性质 得到改良的地基。（图2.1）
在天然地基中添加了与天然土体不一样的材料，通过 加入材料和天然土体协同作用的地基——复合地基
图2.1
2、复合地基的定义与分类
复合地基——天然地基在地基处理过程中，添加了其他非天然地基的材料， 从而形成了增强体，这种人工地基即为复合地基。
有效桩长的部分，由于桩土同步压缩，桩体基本上不再承担荷载的作用。
2.3 复合地基的承载力
1、承载力计算通用公式 复合地基的承载力——依据一定的原则，将桩体和桩间土的承载力进行叠加 得到的承载力。（主要由于桩和土体不是同时达到极限状态）
f spk m
f ห้องสมุดไป่ตู้pk
Ra
Ra (1 m) f sk Ap
柔性桩复合地基（例如深层搅拌桩、旋喷桩复合地基）
竖向增强体材料的 刚度
半刚性桩复合地基（例如水泥粉煤灰碎石桩复合地基， CFG桩）
刚性桩复合地基（例如钢筋混凝土桩复合地基）
散体材料桩复合地基的特点——桩体无粘聚力，单独不能成桩，只有依靠周围土 体的
围箍作用才能形成桩体。
柔性桩复合地基的特点——桩体有较强的粘聚力，但模量和刚度远比混凝土小，在大 荷载作用下会变形过量甚至断桩。
复合地基理论总结
2.1 概述
复合地基学术讨论会
（1990 承德） 中国建筑学会地基基础专业委员会
复合地基理论与实践学术讨论会
（1996 杭州） 中国土木工程学会土力学及基础工程学会 地基处理学术委员会
2.1 概述
1992年出版第一部复合地基专著《复合地基》 建立了复合地基理论框架
为了满足工程建设对应用复合地基 技术的要求，学习、总结了国内外有关 复合地基理论和实践的研究成果，特别 是我们承担国家自然科学基金项目《柔 性桩复合地基承载力和变形及与上部结 构共同作用研究》(1990-1992)和浙江 省自然科学基金项目《复合地基承载力 和变形计算理论研究》(1990-1992)的 研究成果，于1992年出版第一部复合地 基专著《复合地基》，建立了复合地基 理论框架。
刚性材料桩 复合地基
水平增强体复合地基
2.1 概述
浅基础、桩基础和复合地基的荷载传递路线比较 浅基础、桩基础和复合地基的荷载传递路线比较
浅基础的荷载传递路线
上部结构 荷载
基础板
浅基础
地基土体
2.1 概述
浅基础、桩基础和复合地基的荷载传递路线比较 浅基础、桩基础和复合地基的荷载传递路线比较
桩基础的荷载传递路线
n
2.5 基础刚度和垫层对桩体复合地基性状影响
刚性基础和柔性基础下复合地基试验 刚性基础和柔性基础下复合地基试验
（吴慧明， 2000 ，宁波大学校园） （吴慧明， 2模型试验
柔性基础下复合 地基模型试验
2.5 基础刚度和垫层对桩体复合地基性状影响
试验结论
不加垫层的，桩土相对模量较大的复合地基在 柔性基础下应慎用。
结论
形成复合地基是有条件的。不能满足形成复合 地基的条件，而以复合地基理念进行设计是不安全 的。它高估了承载能力，降低了安全度，可能造成 工程事故，应该引起充分重视。
NEW复合地基理论
问题2.下图哪几种形式是属于复合地基 ？
(a)
(b)
(d)
(f)
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复合地基理论
1 发展概况 2 复合地基的分类与形成条件 3 复合地基作用机理和破坏模式 4 复合地基的承载力 5 复合地基沉降
参考书：《地基处理》，魏新江主编，浙江大学出版社 《地基处理技术发展与展望》龚晓南主编 水利水电出版社
n = σ p / σs
桩土应力比的大小可以定性地反映复合地基的工作情况。
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3.复合地基作用机理和破坏模式 3.复合地基作用机理和破坏模式
3.1 作用机理
桩体作用
垫层作用
加速固结作用
挤密作用
加筋作用
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k c z
其中：PC——基础底面处土的自重压应力值 P PK——基础底面处的平均压应力值
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5.复合地基沉降
计算思路及方法： 分别计算复合地基加固区和下卧层压缩量，再 把二者相加，即：S=S1+S2
S:为复合地基总的沉降量 S1:为加固区的沉降量 S2:为桩端以下土体沉降量
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堆场水泥土搅拌桩复合地基
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房屋建筑粉喷桩复合地基
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水 下 的 碎 石 桩 复 合 地 基
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2复合地基PPT.
初期
复合地基一词最早 出现在1962年，用来形 容采用碎石桩加固的地 基
后来
深层搅拌法和高压 喷射注浆法的应用，人 们开始重视水泥土桩复 合地基的研究
2.复合地基概念与分类
复合地基
（1）概念：
复合地基（composite foundation）是指部分土体被增强 或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担上 部荷载并协调变形的人工地基。
(2)复合地基桩体破坏模式
复合地基
复合地基中，桩体破坏模式可分为以下4种：刺 入破坏、鼓胀破坏、整体剪切破坏和滑动破坏
图2-6 复合地基中桩体可能破坏模式 (a) 刺入破坏；(b) 鼓胀破坏；(c) 整体剪切破坏；(d) 滑动破坏
复合地基
破坏模式
a.刺入破坏（图2-6a） 桩体刚度较大，地基土强度较
竖直向增强 复合地基
斜向增强 复合地基
图2-3 复合地基常用的形式
长短桩复 合地基
3. 复合地基特点
复合地基
复合地基与天然地基比较： 复合地基加固区是由增强体和基体两部分组成，是非 均质和各向异性的，该特点使复合地基区别于均质地 基。
垫 层
天然地基
复合地基
图2-4 地基——复合地基区别
复合地基与桩基比较
复合地基
2.2 复合地基的作用机理与破坏模式
（1）复合地基作用机理 1）桩体作用
复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降量有所减少。
2) 垫层作用
可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。
3)加速固结作用
除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水 泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。
柔性桩复合地基—如石灰桩、土（或灰土）桩；
复合地基理论概要
复合地基的破坏模式
复合地基的破坏模式
复合地基的破坏模式
（1）桩体刚度较大，地基土强度较低的情况下较易 发生桩体刺入破坏。桩体发生刺入破坏后，不能 承担荷载，进而引起桩间土发生破坏，导致复合 地基全面破坏。刚性桩复合地基较易发生刺入破 坏。 （2）在荷载作用下，桩间土不能提供足够的围压来 阻止桩体发生过大的侧向变形，从而产生桩体的鼓 胀破坏。桩体发生鼓胀破坏引起复合地基全面破坏。 散体材料桩复合地基较易发生这类破坏。
复合地基沉降计算
34
第2章
复合地基理论概要
第1节 概述 第2节 桩体复合地基承载力计算 第3节 复合地基沉降计算 第4节 基础刚度和垫层对桩体复合地基
性状影响
第5节 工程实例
35
第2章
复合地基理论概要
第1节 概述 第2节 桩体复合地基承载力计算 第3节 复合地基沉降计算 第4节 基础刚度和垫层对桩体复合地基
复合地基中的重要参数
复合地基的重要参数-桩土应力比
• 在复合地基加固区的上表面，桩体的竖向应力和 桩间土的竖向应力之比 称为桩土应力比。
p n s
第2章
复合地基理论概要
第1节 概述 第2节 桩体复合地基承载力计算 第3节 复合地基沉降计算 第4节 基础刚度和垫层对桩体复合地基
性状影响
第5节 工程实例
复合地基中的重要参数
复合地基的重要参数-置换率
20
复合地基中的重要参数
复合地基的重要参数-复合模量
与真实非均质复合土体等价的均质复合土 体的模量称为复合地基土体的复合模量。复合 模量的计算公式可以用材料力学方法，由桩土 变形协调条件推演得：
E mE 1 m E
SP P
复合地基理论
复合地基载荷试验承压板、千斤顶及百分表
发展简况
碎石桩 水泥搅拌桩 低强度混凝土桩 钢筋混凝土桩 散体材料 柔性材料 刚性材料
狭义复合地基
广义复合地基
复合地基定义
复合地基是指天然地基在地基处理
过程中部分土体得到增强，或被置换，
或在天然地基中设置加筋材料，加固区
是由基体（天然地基土体或被改良的地
复合地基概论
复合地基载荷试验
(Static Load Test of Composite Foundation)
（4） 每加一级荷载前后均应测读承压板的沉降量一次，以 后每半小时测读一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时， 即可加下一级荷载。 （5） 当出现下列现象之一时可终止试验： 1）沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起； 2）承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%； 3）当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压 力值的2倍。 （6） 卸载级数可为加载级数的一半，等量卸载，每卸一级， 间隔半小时，测读回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时测 读总回弹量。
有垫层（柔性） 无垫层
柔性基础下复合地基
无垫层 有垫层（刚度较大）
复合地基形式
柔性基础下复合地基（无垫层） 刚性基础下复合地基（无垫层）
刚性基础下复合地基（有垫层） 柔性基础下复合地基（有垫层） 长短桩复合地基
地基处理与复合地基
排水固结法（堆载预压法） 土质改良 强夯法 其他方法 水泥土桩复合地基 地基处理 石灰桩复合地基 复合地基 碎石桩复合地基 低强度桩复合地基 加筋土复合地基
比值
0 . 9 0 . 6 0 . 3 0 0 2 0 0 4 0 0
第二章 复合地基
3.基础刚度和垫层设置 （1）刚性基础，设垫层； （2）刚性基础，不设垫层； （3）柔性基础，设垫层； （4）柔性基础，不设垫层。 4.增强体长度 （1）等长度； （2）不等长度（长短桩复合地基）
2.3 复合地基的常用概念
2.3.1 复合地基面积置换率
Ap——为桩体的横截面积（m2）； Ae——为桩体所承担的加固面积（m2） 平均面积置换率：对于只在基础下布设桩体的复合地基， 桩体的横截面面积之和与基础总面积相等的复合土体面积之 比。
Es p mE p (1 m)Es
E p ——桩体压缩模量； E s ——桩间土压缩模量； Es p ——复合地基的复合模量。 上式在某些理想条件下导出的，（1）复合地基的上的基础 为绝对刚性；（2）桩端落在坚硬的土层上，即桩没有向下 的刺入变形。 上式缺陷在于不能反映桩长的作用和桩的端阻效应。
（2）竖向增强体复合地基： 工程上习惯把竖向增强体成 为桩，常称为桩体复合地基。 工程上应用较多，有碎石桩、 砂桩、水泥土桩、石灰桩等。
桩体复合地基中，桩体由散体材料组成还是粘结材料组成， 以及粘结材料的刚度大小，都会影响复合地基荷载传递的性状。
桩体复合地基可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地 基、刚性桩复合地基。
（1）散体材料桩复合地基包括碎石桩复合地基和砂桩复合地 基，桩只有靠周围土体围箍作用才能成桩。
（2）根据桩体刚度不同，将粘结材料分为柔性桩和刚性桩。 柔性桩复合地基如水泥土桩复合地基、灰土桩和石灰桩复合地 基等。 （3）刚性桩复合地基如钢筋混凝土复合地基、CFG桩复合地 基和低强度混凝土复合地基。
2.1.2 复合地基的分类
（3）复合地基
天然地基在地基处理过程中，部分土体的强度得到提高或 者被置换，或天然地基中设置加筋材料，加固区由基体和增强 体两部分组成的人工地基，荷载由两部分共同承担。 复合体根据增强体设置的不同方向，可分为：水平向增强 体复合地基和竖向增强体复合地基。
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成，是非均质的、各向异性的； ②在荷载作用下，基体和增强体共 同直接承担荷载的作用。
地基处理
2.2 复合地基的作用机理与破坏模式
（1）复合地基的作用机理 ①桩体作用；②加速固结作用；③振密、挤密作用 ④加筋作用；⑤垫层作用
（2）复合地基的破坏模式
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
（1）面积置换率
f. 时间 ②桩土应力比n的计算公式 a. 模量比公式
b. Baumann（1974）公式
c. Priebe公式
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
d. Rowe剪胀理论的改进公式
如不考虑桩间土的剪胀性则式（2-9）变为:
e. 据复合地基和天然地基载荷试验p-s曲线推算公式
（3）复合模量
地基处理
2.4 复合地基承载力
（1）散体材料桩桩体承载力计算
①侧向极限应力法 ②被动土压力法 ③Brauns计算式 桩体极限承载力为：
根据极限承载力可由式（2-16）得出承载力标准值：
地基处理
2.4 复合地基承载力
（2）柔性桩桩体承载力
①按桩体材料强度计算
单桩竖向承载力标准值： ②按土的支持力计算 （3）刚性桩桩体承载力 （4）复合地基承载力
（3）桩身压缩量法
地基处理
Thank you
地基处理
复合地基置换率m为：
复合地基置换率分别为：
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
（2）桩土应力比 桩土应力比n为： ①影响桩土应力比的因素 a. 荷载水平
b. 桩土模量比
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
c. 复合地基面积置换率 d. 原地基土强度 e. 桩长
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
第2章 复合地基理论
1 概述 2 复合地基的作用机理与破坏模式
3 复合地基的有关设计参数 4 复合地基承载力 5 复合地基变形与沉降计算
地基处理
2.1 概述
经过地基处理形成的人工地基大致上可分为均质地
基、多层地基和复合地基三种。
地基处理
有两个基本特点：
①加固区由基体和增强体两部分组
①复合求和法
a. 散体材料桩复合地基可用下面三个公式：
地基处理
2.4 复合地基承载力
b. 柔性桩复合地基可用式
c. 刚性桩复合地基可用式
②稳定分析法
a.按分项强度计算
b. 按综合强度计算
地基处理
2.5 复合地基变形与沉降计算
（1）复合模量法
一般复合压缩模量可用式（2-31）计算
刘一林（1990）对水泥土复合地基修正了上面公式， 即： （2）应力修正法（沉降折减法）
地基处理
2.2 复合地基的作用机理与破坏模式
（1）复合地基的作用机理 ①桩体作用；②加速固结作用；③振密、挤密作用 ④加筋作用；⑤垫层作用
（2）复合地基的破坏模式
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
（1）面积置换率
f. 时间 ②桩土应力比n的计算公式 a. 模量比公式
b. Baumann（1974）公式
c. Priebe公式
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
d. Rowe剪胀理论的改进公式
如不考虑桩间土的剪胀性则式（2-9）变为:
e. 据复合地基和天然地基载荷试验p-s曲线推算公式
（3）复合模量
地基处理
2.4 复合地基承载力
（1）散体材料桩桩体承载力计算
①侧向极限应力法 ②被动土压力法 ③Brauns计算式 桩体极限承载力为：
根据极限承载力可由式（2-16）得出承载力标准值：
地基处理
2.4 复合地基承载力
（2）柔性桩桩体承载力
①按桩体材料强度计算
单桩竖向承载力标准值： ②按土的支持力计算 （3）刚性桩桩体承载力 （4）复合地基承载力
（3）桩身压缩量法
地基处理
Thank you
地基处理
复合地基置换率m为：
复合地基置换率分别为：
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
（2）桩土应力比 桩土应力比n为： ①影响桩土应力比的因素 a. 荷载水平
b. 桩土模量比
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
c. 复合地基面积置换率 d. 原地基土强度 e. 桩长
地基处理
2.3 复合地基的有关设计参数
第2章 复合地基理论
1 概述 2 复合地基的作用机理与破坏模式
3 复合地基的有关设计参数 4 复合地基承载力 5 复合地基变形与沉降计算
地基处理
2.1 概述
经过地基处理形成的人工地基大致上可分为均质地
基、多层地基和复合地基三种。
地基处理
有两个基本特点：
①加固区由基体和增强体两部分组
①复合求和法
a. 散体材料桩复合地基可用下面三个公式：
地基处理
2.4 复合地基承载力
b. 柔性桩复合地基可用式
c. 刚性桩复合地基可用式
②稳定分析法
a.按分项强度计算
b. 按综合强度计算
地基处理
2.5 复合地基变形与沉降计算
（1）复合模量法
一般复合压缩模量可用式（2-31）计算
刘一林（1990）对水泥土复合地基修正了上面公式， 即： （2）应力修正法（沉降折减法）