水泥土挤密桩在黄土隧道基底加固中的应用研究

论文摘要

论文以郑(州)西(安)客运专线函谷关隧道出口明洞段基底加固工程为研究对象,对水泥土挤密桩在黄土隧道基底加固中的应用进行了研究。研究中,首先在对水泥土强度影响因素及变形特征分析的基础上,对水泥土挤密桩的作用机理及计算方法进行了探讨；然后通过数值方法对水泥土挤密桩加固黄土隧道基底的施工全过程进行了模拟,进而分析了水泥土挤密桩的承载能力及其变形特性；最后给出了函谷关隧道出口明洞段基底加固工程的施工技术和质量控制措施。通过本文所进行的研究工作,得出以下主要结论：(1)影响水泥土强度的因素有：水泥掺入比、水泥强度等级、土的种类、夯击能以及养护龄期等；夯实水泥土受压后表现为脆性劈裂破坏。(2)水泥土挤密桩的作用机理有化学作用和物理作用,在桩基施工完成后,在这两种作用共同作用下提高地基承载能力。(3)采用水泥土挤密桩加固地基后,地基沉降得到了显著改善；整个地基的沉降曲线表现为边缘小,中间大的碗状曲线。(4)在整个加固区域内,边桩桩身应力基本上是沿深度递减；桩的侧阻和端阻的发挥程度与桩土之间的相对位移有关,并且桩侧阻力的发挥先于桩端阻力。(5)桩间土与水泥土挤密桩共同承担荷载时,荷载按地基材料的压缩模量大小进行分配,表现为基底下应力向桩上集中从而使复合地基中的应力重新分配,一般情况桩间土应力比相应深度处桩身应力小。(6)随着桩长的增加,复合地基的沉降量减小；桩土应力比随桩长的增加而增大,随垫层厚度的增加而减小。(7)阐述了水泥土挤密桩加固函谷关黄土隧道基础的施工技术和质量控制措施。实践证明,经处理后的隧道明洞基础,承载力得到了显著提高,黄土的湿陷性得到了有效控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 水泥挤密桩在基础加固中应用的研究现状
• 1.2.1 关于黄土及其湿陷性
• 1.2.2 关于水泥土挤密桩
• 1.2.3 水泥挤密桩在基础加固中应用的研究现状
• 1.3 水泥土挤密桩的优点及应用范围
• 1.3.1 水泥土挤密桩的优点
• 1.3.2 水泥土挤密桩的应用范围
• 1.4 本文研究内容及研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第2章 水泥土挤密桩的作用机理及理论计算方法
• 2.1 水泥土强度影响因素与变形特征分析
• 2.1.1 水泥土强度的影响因素
• 2.1.2 桩身及水泥土的变形破坏形式分析
• 2.2 水泥土挤密桩的作用机理
• 2.2.1 水泥土挤密桩的化学作用机理
• 2.2.2 水泥土挤密桩的物理作用机理
• 2.3 水泥土挤密桩的设计计算
• 2.3.1 桩孔布置原则和要求
• 2.3.2 桩径、桩距和排距设计
• 2.3.3 水泥土挤密桩处理地基的范围
• 2.3.4 水泥土挤密桩的填料和压实系数
• 2.3.5 水泥土挤密桩复合地基的承载力计算
• 2.3.6 水泥土挤密桩复合地基的变形计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 水泥土挤密桩加固黄土隧道基底的数值模拟分析
• 3.1 复合地基弹塑性本构模型的理论基础
• 3.1.1 屈服准则
• 3.1.2 流动法则
• 3.1.3 硬化规律
• 3.2 水泥土挤密桩复合地基的弹塑性本构模型
• 3.3 数值模拟概况
• 3.3.1 依托工程概况
• 3.3.2 围岩及建筑材料物理力学指标的选取
• 3.3.3 计算荷载及施工过程实现
• 3.4 桩长3m的DK277+920断面数值分析
• 3.4.1 计算模型及计算工况
• 3.4.2 数值计算结果及分析
• 3.5 桩长6m的DK278+060断面数值分析
• 3.5.1 计算模型及计算工况
• 3.5.2 数值计算结果及分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 水泥土挤密桩加固黄土隧道基底工程实例
• 4.1 工程概况
• 4.2 工程地质特征
• 4.3 水文地质特征
• 4.4 水泥土挤密桩加固隧道基底的设计
• 4.5 水泥土挤密桩的施工技术
• 4.5.1 施工前准备工作
• 4.5.2 施工用材料
• 4.5.3 机具设备与施工过程
• 4.5.4 施工注意事项
• 4.6 水泥土挤密桩施工质量控制及检验
• 4.6.1 施工质量控制
• 4.6.2 检验方法
• 4.6.3 地基处理后检验结果
• 4.7 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 攻读硕士学位期间参加科研情况
• 个人简历