论文摘要
CFG桩复合地基处理技术,具有施工速度快、工期短、质量容易控制及工程造价低廉等优点。由于柔性荷载作用下复合地基承载特性及沉降特性与刚性基础下复合地基的使用情况有着较大的差异;因而,在目前中国客运专线在软土和松软土地基处理中大规模采用高强度桩复合地基技术的大环境下,开展柔性基础复合地基承载特性及沉降特性的研究具有重要的工程价值和理论意义。本论文则主要针对路堤荷载作用下CFG桩复合地基工程特性方面进行了相关研究,所做主要工作及主要结论如下:选取典型断面,于试验现场埋设各种量测仪器和传感器对CFG桩复合地基基础的承载特性和变形特性进行测试,利用测试数据对现场CFG桩复合地基实际处理情况的深层侧向变形、沉降变形、桩身应变沿深度分布、孔隙水压在施工期间的变化规律、桩土应力比及桩间土的发挥系数等方面进行了分析,主要有以下结论:(1)超静孔隙水压的变化与路堤填筑的施工速率成正比,填筑速度快,则超静孔隙水压大,反之则小。(2)侧向位移增长速率与路堤填筑速率基本成正比;另外,可以利用侧向位移曲线的变化趋势来确定加固区设桩的影响深度、可以利用侧向位移曲线的变化线型来评估复合地基处理后的侧向稳定性等。(3)在路堤荷载的作用下,加固区桩身应变的最大值大致产生于距桩顶1/3桩长的位置。(4)复合地基沉降量和土工格栅的张拉应变量与软基的深度成正比,软基越深,沉降与张拉应越大。(5)土压力变化与荷载变化密切相关,荷载越大,土压力值越大,并在恒载期变化平缓。由于现场CFG桩复合地基中的桩体在施工时的成桩质量较差,导致桩土应力比随荷载填筑变化规律出现了异常情况。利用西南交通大学的土工离心试验设备进行路堤荷载作用下高强度桩复合地基离心模型试验,分别为设置3倍桩径间距(M1)和5倍桩径间距(M2)两组,根据试验得到的数据对CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的变形特性和受力特征进行了分析。主要结论如下:(1)地基变形随着桩间距的增大而增大,桩间距的变化对地基横向变形的影响尤为显著。两模型的地基加固区并没有受到剪切破坏。(2)路堤中心地表沉降随着桩间距的增大而增大。另外,M2的地基土工后沉降并没有得到有效控制。(3)复合地基中的土压力的增长速率并不是随着加载速率的增加而无限增长的,桩顶和桩间土的土压力变化是相互协调发展的。M1的复合地基处于稳定状态;M2的复合地基处于即将破坏的极限状态。(4)模型的加筋带沿线路横向位置是呈“M型”分布规律,这与高强度桩处理复合地基的良好的效果和其较大的刚度是相互联系的。(5)两模型的桩身受力沿桩长均大致的表现出先增大后减小的变化规律,最大值均出现在距桩顶21.5mm的位置。此外,随着桩间距的变大,桩身应变也表现出增长趋势。通过比较分析两种桩间距情况下复合地基的处理效果,得出结论:当高强度桩复合地基的下卧层为较硬持力层时,宜设置3倍桩径的桩间距;另外,如果既要把桩间距变大,又要使复合地基稳定地发挥其承载力,于桩顶加设桩帽是一个很好的选择。最后对复合地基沉降计算分析的现有成果进行了归纳分析,并对Mindlin解与Bousinesq解联合法计算复合地基沉降的计算方法进行了初步的讨论分析,得出了计算的基本思路。采用联合求解法概念明确,充分考虑了复合地基实际受力和变形特征;计算参数虽然较少,但若需要合理确定仍然需要大量试验和理论的支持。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 引言1.2 柔性基础复合地基研究现状1.2.1 柔性基础复合地基基本概念1.2.2 柔性基础复合地基研究现状1.2.3 柔性基础复合地基研究现状小结1.3 CFG桩复合地基研究现状1.3.1 室内试验研究1.3.2 现场试验研究1.3.3 理论分析与数值计算研究1.3.4 存在的问题1.4 本文的主要工作第2章 CFG桩复合地基2.1 CFG桩加固机理2.1.1 加筋垫层技术2.1.2 CFG桩复合地基效应2.2 CFG桩复合地基荷载传递特性2.3 CFG桩复合地基变形特性2.4 CFG桩施工工艺与技术2.4.1 振动沉管施工工艺与技术2.4.2 长螺旋钻管内泵压施工工艺与技术2.5 CFG桩复合地基的工程特性第3章 CFG桩复合地基现场测试分析3.1 现场情况总述3.1.1 现场工程概况3.1.2 现场钻孔情况3.1.3 现场地质情况3.1.4 现场测试内容及方法3.2 现场测试仪器使用原理及埋设情况3.2.1 孔隙水压计3.2.2 测斜管3.2.3 混凝土应变计3.2.4 沉降计3.2.5 柔性位移计3.2.6 土压力盒3.2.7 沉降板3.3 现场测试数据分析3.3.1 孔隙水压测试分析3.3.2 地基深层侧向位移测试分析3.3.3 CFG桩桩身应变特性测试分析3.3.4 CFG桩复合地基沉降测试分析3.3.5 加筋垫层拉力测试分析3.3.6 土压力测试分析3.4 本章小结第4章 CFG桩复合地基离心模型试验4.1 离心模型试验基本原理4.2 离心模型试验的相似性4.2.1 半无限地基自重应力模拟4.2.2 离心模型的基本控制方程4.2.3 固结方程相似4.2.4 量纲分析4.2.5 相似性综述4.3 离心模型试验的误差分析4.3.1 离心机中的力场分析4.3.2 离心机启动和制动误差4.3.3 边界效应问题4.3.4 粒径效应问题4.4 试验模型设计4.4.1 试验方案4.4.2 路基填土模拟4.4.3 地基软土模拟4.4.4 桩体材料模拟4.4.5 土工格栅材料模拟4.4.6 离心试验加载历程4.5 试验数据4.5.1 模型一（M1）测试数据（3倍桩径）4.5.2 模型一（M1）测试结果综述4.5.3 模型二（M2）测试数据（5倍桩径）4.5.4 模型二（M2）测试结果综述4.6 试验数据综合分析4.6.1 桩间距对地基变形的影响4.6.2 桩间距对桩顶和桩间土应力的影响4.6.3 桩间距对加筋带应变的影响4.6.4 桩间距对桩身应变的影响4.7 本章小结第5章 复合地基沉降计算分析初探5.1 以沉降量为控制指标的复合桩基设计5.1.1 桩土共同作用基本概念5.1.2 沉降控制设计基本概念5.2 复合地基沉降计算的现状1的计算方法'>5.2.1 加固区土层压缩量S1的计算方法2计算方法'>5.2.2 下卧层土层压缩量S2计算方法5.2.3 规范计算法5.2.4 桩体刺入垫层量计算5.3 MINDLIN解与BOUSINESQ解联合法计算复合地基沉降5.3.1 桩土应力比的确定5.3.2 桩群上荷载产生的沉降计算5.3.3 桩间土荷载产生的沉降计算5.4 本章小结结论及展望致谢参考文献攻读硕士学位期间发表的论文
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