煤矸石型CFG模型樁的豎向極限承載力試驗研究.pdf

1、中國是一個能源消耗很大的國家，而煤炭是重要動力之一。有資料表明：我國2012年的煤炭產(chǎn)量已經(jīng)超過32億噸，預(yù)計到2012年煤矸石產(chǎn)量將超過3億噸，但是我國的煤矸石資源化利用的發(fā)展十分緩慢，目前其綜合利用率較低，大部分都沒經(jīng)過處理。到目前為止我國煤矸石礦區(qū)約有1600個，煤矸石積聚量已超出35億噸，占地面積約33萬畝，煤矸石已成為中國年生產(chǎn)量，土地面積占用量和堆積量都非常大的工業(yè)廢物之一。在本文中，在水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）基礎(chǔ)上以價

2、格低廉的自燃煤矸石代替碎石作為粗骨料，通過優(yōu)化配比形成具有一定的整體強(qiáng)度的樁體——煤矸石CFG樁。
　　本文制作了4種水泥摻入比為10％、12%、14%、16%和4種煤矸石取代率為0%、30%、60%、100%的16組試塊，并在此基礎(chǔ)上，制作了如下煤矸石型CFG模型樁：①在水泥摻入比為12%的條件下，煤矸石取代率為100%、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁；②在水泥摻量為14%的條件下，煤矸石取代率為100%

3、、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁；③在水泥摻量為16%的條件下，煤矸石取代率為100%、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁，模型樁數(shù)量為12個。
　　通過煤矸石混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗，研究分析水泥摻入比、齡期、煤矸石取代率對煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度的影響和變化規(guī)律。煤矸石CFG模型樁在本文中屬于端承樁，通過煤矸石樁型CFG模型靜載試驗，得到了不同配合比的煤矸石CFG樁的極限承載力，通過模型樁的

4、應(yīng)力-應(yīng)變曲線和模型樁的荷載-沉降曲線，研究分析樁體的應(yīng)力分布情況、樁體的破壞形態(tài)，其研究結(jié)果如下：
　?。?）煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度與齡期呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系，可以用對數(shù)函數(shù)公式進(jìn)行擬合。水泥摻入比處于10~14%范圍時，煤矸石混凝土強(qiáng)度增長速度比較大。當(dāng)水泥摻入比大于14%時，煤矸石混凝土強(qiáng)度的增長速度明顯放慢。煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度與水泥摻入比呈一元二次函數(shù)關(guān)系。延邊地區(qū)煤矸石混凝土強(qiáng)度隨著煤矸石取代率的增加而降低?？紤]安全因素和經(jīng)濟(jì)

5、因素，認(rèn)為C3是最好的配比組合，水泥：粉煤灰：水：砂子：碎石：自燃煤矸石=247.8:106.2:177:780:468.4:702.6。
　　（2）隨著煤矸石取代率增加，模型樁極限承載力逐漸降低。在相同豎向荷載下，模型樁沉降值增加幅度逐漸增加。破壞均發(fā)生在樁頂部至樁上部1/3處位置，煤矸石CFG樁與普通CFG樁破壞形態(tài)相近。在荷載—應(yīng)變圖中可以看出，樁頂處分擔(dān)荷載較大，樁頂處應(yīng)變測點的應(yīng)變增長速度明顯快于其他測點。
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6、3）通過靜載試驗得出的12根煤矸石型CFG模型樁極限承載力，提出了煤矸石型CFG模型樁極限承載力參考計算公式：此公式省略。
　　（4）通過運用3種灰色理論預(yù)測模型對本文試驗中的煤矸石型CFG模型樁的單樁極限承載力進(jìn)行預(yù)測，將預(yù)測值分析整理可以得到新迭代GM（1.1）模型對單樁極限承載力的預(yù)測精度要優(yōu)于全信息GM（1.1）模型及非等步GM（1.1）模型。隨著模型系統(tǒng)信息的更新，增加反映數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，有助于提升模型的預(yù)測精度。U

7、sher模型對煤矸石型CFG模型樁的單樁極限承載力的預(yù)測值與靜載荷試驗測得的實測值的相對誤差絕對值平均值為2.71%，根據(jù)對樁極限承載力的預(yù)測效果，Usher模型優(yōu)于灰色理論模型，具有較高的預(yù)測精度。
　?。?）通過利用ANSYS軟件程序?qū)γ喉肥虲FG模型樁與普通CFG模型樁有限元分析，得出其應(yīng)力、應(yīng)變及變形云圖，并對兩種樁進(jìn)行比較分析。發(fā)現(xiàn)隨著煤矸石取代率增加，煤矸石型CFG模型樁極限承載力逐漸降低，變形與普通CFG模型樁相近