路堤荷載下釘形攪拌樁復(fù)合地基變形特性研究.pdf

1、釘形水泥土雙向攪拌樁(釘形樁)作為一種新型水泥土攪拌樁,能有效改善樁身質(zhì)量、提高復(fù)合地基性能,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文在總結(jié)已有復(fù)合地基理論、實(shí)踐的基礎(chǔ)上,通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、三維數(shù)值模擬分析了路堤荷載下釘形樁的荷載傳遞規(guī)律、復(fù)合地基附加應(yīng)力分布和變形特性,提出了考慮樁頂上刺、樁土相互作用和樁端下刺的路堤荷載下釘形樁復(fù)合地基沉降計(jì)算方法。主要包括以下內(nèi)容： 1、在同一場(chǎng)地建立了釘形樁、雙攪樁和常規(guī)樁試驗(yàn)區(qū),對(duì)樁身質(zhì)量和路堤荷載下復(fù)合地

2、基工作性狀進(jìn)行了對(duì)比分析：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)表明采用雙攪工藝施工的樁身質(zhì)量比較均勻,而常規(guī)工藝施工的樁身強(qiáng)度隨深度增加大幅降低。在填土高度相近的情況下：釘形樁復(fù)合地基地表沉降比雙攪樁小,雙攪樁比常規(guī)樁??；釘形樁復(fù)合地基加同區(qū)沉降比常規(guī)樁小,下臥層沉降比常規(guī)樁大；釘形樁復(fù)合地基坡角最大水平位移比雙攪樁和常規(guī)樁??；釘形樁復(fù)合地基比雙攪樁固結(jié)快,雙攪樁比常規(guī)樁快。但單位處理面積的水泥用量釘形樁試驗(yàn)區(qū)小于雙攪樁,雙攪樁小

3、于常規(guī)樁,這表明：釘形樁在單位處理面積水泥用量少的情況下取得了比常規(guī)樁型更好的處理效果,具有很好的適用性和經(jīng)濟(jì)性,雙攪樁樁身質(zhì)量比較均勻,加固效果優(yōu)于常規(guī)樁。 2、利用三維數(shù)值模擬研究了路堤荷載下釘形樁荷載傳遞規(guī)律,分析了擴(kuò)大頭高度H、擴(kuò)大頭直徑D、樁長(zhǎng)L、樁間距S、填土高度h、樁身模量Ep、硬殼層模量E1、軟土層模量E2和下臥層模量E3等因素對(duì)釘形樁荷載傳遞的影響。結(jié)果表明：釘形樁的樁身荷載曲線大致介于樁徑為D的雙攪樁和d的雙

4、攪樁之間(D、d分別為釘形樁擴(kuò)大頭、下部樁體的直徑),樁身荷載在變截面上下發(fā)生“驟減”,對(duì)下部樁、土荷載進(jìn)行了重新分配,提出了“變截面樁身荷載衰減比”來反映這種分配特性。 3、利用三維數(shù)值模擬研究了路堤荷載下釘形樁復(fù)合地基附加應(yīng)力分布特性,分析了H、D、L、S、h、Ep、E1、E2、E3等因素對(duì)釘形樁復(fù)合地基土體附加應(yīng)力場(chǎng)的影響。結(jié)果表明：復(fù)合地基中樁體的存在減緩了附加應(yīng)力擴(kuò)散,路中心相同深度加固區(qū)的附加應(yīng)力比天然地基小,而下臥

5、層的附加廊力比天然地基大,即下臥層發(fā)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象,釘形樁復(fù)合地基路中心加固區(qū)的附加應(yīng)力曲線介于樁徑為D的雙攪樁和d的雙攪樁之間。 4、以三維數(shù)值模擬分析了H、D、L、S、h、Ep、E1、E2、E3對(duì)路堤荷載下釘形樁復(fù)合地基位移場(chǎng)、地表總沉降、差異沉降和側(cè)向變形的影響。結(jié)果表明：釘形樁擴(kuò)大頭的存在提高了上部的樁體置換率,能有效減小地表總沉降、樁土差異沉降和地基側(cè)向位移。 5、在一定簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上,將路堤填土、加固區(qū)和下臥

6、層作為統(tǒng)一整體,提出了考慮樁頂上刺、樁土相互作用和樁端下刺的路堤荷載下釘形樁復(fù)合地基加鬧區(qū)沉降計(jì)算模型,建立了模型的有限差分解法,并編制了計(jì)算程序?；谌S數(shù)值模擬結(jié)果,提出了考慮復(fù)合地基下臥層應(yīng)力集中現(xiàn)象的路堤荷載下復(fù)合地基下臥層附加應(yīng)力計(jì)算公式。利用所提方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段進(jìn)行沉降計(jì)算,并與實(shí)測(cè)結(jié)果和其他方法進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明本文方法能較好地計(jì)算路堤荷載釘形樁復(fù)合地基沉降,復(fù)合模量法也有一定的適用性,而應(yīng)力修正法計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值。