深厚软土中复合地基技术的试验及理论研究

论文摘要

复合地基处理方法作为一种常见的地基处理方法,已经在软土地区得到了广泛的应用。在沿海深厚软土地区,由于建设工程的数量、规模和地基土本身的工程特性等因素影响,地基处理技术的难度变得越来越大,寻求理论上可靠、经济上合理和施工上可行的地基处理新技术对于沿海地区的建设十分重要。本文针对南沙地区深厚软土的地基处理,提出了水泥土长短桩复合地基与锥形桩复合地基的软基处理新技术。通过原位测试、室内模型试验和理论分析与计算相结合的方法,对南沙软土的工程特性、深厚软土中复合地基有效桩长计算方法、深厚软土中水泥土长短桩复合地基的作用机理和沉降理论、锥形桩单桩成桩效应、锥形桩单桩及其复合地基的作用机理等一些问题进行了深入的研究。本文的主要工作包括以下几方面:(1)广泛收集广州南沙地区典型地段的软土工程勘察,总结出了广州南沙地区软土的形成环境与微结构。对南沙地区深厚软土的物理力学性能指标进行了详细的分析和研究,验证了南沙地区软土的“三高三低”工程特性,并通过统计与回归相结合的方法建立了南沙地区软土物理力学性能指标间的回归关系,为南沙深厚软土的物理力学性能指标的取值合理性提供了一种直观便捷,行之有效的判定方法;(2)通过理论推导,得到了刚性基础下不考虑桩间土顶荷载的柔性桩复合地基、刚性基础下考虑桩间土顶荷载的柔性桩复合地基和柔性基础考虑桩间土顶荷载的柔性桩复合地基的有效桩长计算方法,并通过实例对比分析,研究了各种计算结果的合理性,为深厚软土中复合地基桩长设计计算提供了理论依据;(3)通过现场载荷试验和室内外试验相结合的方法,对设置褥垫层情况下单一桩型水泥搅拌桩复合地基作用机理和加固效果进行研究,并得到了考虑桩土和复合地基沉降之间关系的特征值取值方法。(4)通过现场大型载荷试验,对水泥土长短桩复合地基的荷载传递,长短桩桩身和桩间土应力随荷载水平变化等问题进行了研究,并推导出水泥土长短桩复合地基承载力特征值的计算方法,然后根据长桩、短桩和复合地基之间的沉降关系,建立了一套求解桩间土承载力发挥系数的方法,最后根据长短桩复合地基的受力特征,对水泥土长短桩复合地基进行竖向分区,并根据各区域各自的特征采用不同的附加应力求解方法,最后利用分层总和方法得到了水泥土长短桩复合地基沉降量计算方法;(5)利用室内模型试验,对不同锥角的锥形桩单桩和等截面桩压桩的挤土效应和承载特性进行了对比研究,然后基于复合地基的桩土变形协调关系,推导出了带垫层情况下锥形桩复合地基的桩土应力比理论解,最后通过室内试验,对锥形桩复合地基和等截面桩复合地基的承载性能进行了对比研究,并把复合地基桩土应力比试验结果同理论结果进行对比分析发现,计算结果同试验结果非常吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 软土研究现状的概况
• 1.2 软土地基加固技术的发展及新技术的应用
• 1.2.1 软土地基加固技术的发展
• 1.2.2 软土地基加固新技术的应用
• 1.3 复合地基的研究现状
• 1.3.1 单一桩型等截面桩复合地基研究现状
• 1.3.2 等截面组合桩复合地基研究现状
• 1.3.3 单一桩型变截面桩复合地基研究现状
• 1.4 研究的意义和目的
• 1.5 研究的内容和方法
• 第二章 广州南沙地区深厚软土的工程特性研究
• 2.1 概述
• 2.2 广州南沙地区软土工程地质环境和微结构
• 2.2.1 南沙地区软土工程地质环境
• 2.2.2 南沙地区软土的微结构分析
• 2.3 南沙地区软土的物理力学性能分析
• 2.3.1 南沙地区软土压缩特性
• 2.3.2 南沙地区软土应力应变特性
• 2.3.3 南沙地区软土的物理力学指标统计分析
• 2.4 南沙地区软土性能指标回归分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 深厚软土中单一桩型搅拌桩复合地基作用机理研究
• 3.1 概述
• 3.2 深厚软土中柔性桩复合地基有效桩长计算方法研究
• 3.2.1 刚性基础下不考虑桩间土顶压力情况
• 3.2.2 刚性基础下考虑桩间土顶压力情况
• 3.2.3 柔性基础下考虑桩间土顶压力情况
• 3.3 深厚软土中单一桩型搅拌桩复合地基载荷试验研究概况
• 3.3.1 场地工程地质条件
• 3.3.2 试验内容
• 3.3.3 试验布置
• 3.4 深厚软土中单一桩型搅拌桩复合地基载荷试验结果分析
• 3.4.1 复合地基桩土应力比分析
• 3.4.2 荷载沉降曲线分析
• 3.4.3 承载力特征值取值方法的研究
• 3.5 处理前后桩间土室内外试验结果对比研究
• 3.5.1 桩间土室内常规试验结果对比研究
• 3.5.2 桩间土处理前后现场测试结果对比研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 深厚软土中水泥土长短桩复合地基作用机理研究
• 4.1 概述
• 4.2 深厚软土中水泥土长短桩型复合地基现场试验概况
• 4.2.1 场地工程地质条件
• 4.2.2 试验参数的确定
• 4.2.3 荷载试验项目
• 4.2.4 试验仪器的埋设
• 4.3 深厚软土中水泥土长短桩型复合地基荷载试验结果分析
• 4.3.1 荷载～沉降曲线分析
• 4.3.2 荷载分担比曲线分析
• 4.3.3 桩土应力比曲线分析
• 4.3.4 长短桩桩身应力分析
• 4.3.5 长短桩桩侧摩阻力分析
• 4.3.6 压板下土反力分析
• 4.3.7 桩间土附加应力分析
• 4.4 深厚软土中水泥土长短桩复合地基设计计算理论研究
• 4.4.1 水泥土长短桩复合地基承载力计算方法研究
• 4.4.2 水泥土长短桩复合地基沉降量计算方法研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 锥形桩复合地基承载性能模型试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 锥形单桩承载性能试验研究
• 5.2.1 试验概况
• 5.2.2 试验结果分析
• 5.3 锥形桩复合地基荷载传递机理研究
• 5.3.1 锥形桩复合地基桩土竖向变形协调方程
• 5.4.2 锥形桩及桩间土的应力和变形分析
• 5.4 锥形桩复合地基承载性能试验研究
• 5.4.1 试验概况
• 5.4.2 试验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 进一步工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果