论文题目: 路堤荷载下碎石桩复合地基沉降计算方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 森林工程
作者: 孙微微
导师: 赵尘
关键词: 路堤荷载,碎石桩复合地基,固结,沉降,解析计算,径向变形
文献来源: 南京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 碎石桩复合地基因其取材方便、施工简便、造价低廉在工程中得到了广泛应用,是一种适合我国国情的地基处理方式。但理论研究却相对滞后,尤其是沉降计算的水平还远远落后于工程实践的需要。目前有关碎石桩复合地基沉降量的计算方法主要有数值解法和解析解法两大类,数值计算法有着一定的优越性,但对测试技术及工程人员素质均要求较高,不便广大工程技术人员掌握应用,这就在客观上要求建立简便适用的解析方法以方便指导工程实践。现有的解析方法多数是基于刚性基础下桩土等应变的假定,并且不考虑桩体的径向变形,这对于路堤荷载下的碎石桩复合地基是不适用的。路堤荷载接近于柔性荷载,加固区桩间土的压缩量大于桩体的压缩量,桩将产生上下刺入现象,桩土变形不再协调;另外,碎石材料本身几乎没有粘聚力,在竖向荷载作用下,将有不可忽略的径向变形发生。本文在假设的竖向及径向位移模式下,考虑桩土相互作用,通过力学推导,得到了路堤荷载下复合地基加固区桩体正应力、桩间土正应力、桩侧摩阻力、桩及桩间土压缩量的解析表达式。并对下卧层上附加应力的取值给出合理化建议。在Terzaghi 固结理论的基础上,应用Carrillo 定理建立了路堤荷载下碎石桩复合地基的径向、竖向及整体固结微分方程,并得出其解析解。该方程具备理论合理性,且简单适用,便于工程技术人员掌握应用。经过工程实例验证,能满足工程精度要求。通过解析计算,对路堤荷载下碎石桩复合地基进行分析,包括加固区桩体、土体的应力应变在竖向及径向上的分布规律、桩侧摩阻力分布规律及沉降影响因素的分析。分析表明,桩侧摩阻力沿桩长线性变化,并且侧摩阻力随置换率的增加而减小。桩体正应力值在中性点以上随深度递增,中性点以下随深度递减,并且桩体正应力值随置换率的增加而减小。桩周土中正应力随距桩体的径向距离的增大而逐渐减小;竖直方向上,在中性点以上随深度递减,中性点以下则随深度递增。典型单元体中桩的压缩量小于土的压缩量,而且随着径向距离的增大,这种差异就越大;另外,复合地基的置换率越小,即n = b/a的值越大,这种差异也越明显,当复合地基有较高置换率时,复合地基顶面处桩、土体的沉降差异很小。随着n值的增大,桩、土体的差异沉降相应增大。加固区的沉降量随桩长的增加是线性增加的;下卧层的沉降量则随桩长的增加而线性减小。但地基的总体沉降量仍然随桩长增加而线性减小。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 前言
1.1 地基处理技术的发展历史与复合地基理论
1.2 碎石桩复合地基沉降计算研究意义
1.3 本文的研究内容及研究方法
2 碎石桩复合地基的国内外实践发展与理论研究
2.1 碎石桩复合地基的实践发展
2.2 碎石桩复合地基的理论研究
2.2.1 加固区土层压缩量S_1 的计算方法
2.2.2 下卧层土层压缩量S_2 的计算方法
2.2.3 碎石桩复合地基沉降计算数值算法
2.3 碎石桩固结理论的研究进展
2.3.1 固结变形机理
2.3.2 Terzaghi固结理论
2.3.3 轴对称固结Barron解析解
2.3.4 Biot固结理论
3 碎石桩复合地基作用机理
3.1 碎石桩复合地基的作用机理
3.1.1 碎石桩复合地基的加固机理
3.1.2 碎石桩复合地基的破坏形式
3.1.3 碎石桩复合地基的桩土共同作用机理分析
3.2 路堤荷载下碎石桩复合地基垫层的效用
4 路堤荷载下碎石桩复合地基沉降的解析算法
4.1 路堤荷载下碎石桩复合地基加固区压缩量S_1 的计算方法
4.1.1 基本假定
4.1.2 典型单元体的选取与离散
4.1.3 基本原理及公式推导
4.2 路堤荷载下碎石桩复合地基下卧层压缩量S_2 的计算方法
4.3 计算所需试验参数的获得
4.4 实例验证
4.4.1 工程概况
4.4.2 复合模量法
4.4.3 典型单元离散法计算最终沉降量
4.5 小结
5 碎石桩复合地基的固结解析计算
5.1 径向固结度计算
5.1.1 基本假定
5.1.2 数学方程
5.1.3 微分方程的求解
5.2 竖向固结度计算
5.2.1 基本假定
5.2.2 公式推导
5.2.3 方程求解
5.3 整体固结度计算
5.4 实例验证
5.5 小结
6 地基中应力分布规律及沉降影响因素分析
6.1 路堤荷载下碎石桩复合地基中应力分布规律
6.1.1 桩侧摩阻力的分布
6.1.2 桩体正应力的分布
6.1.3 桩周土中正应力分布
6.2 路堤荷载下碎石桩复合地基沉降影响因素分析
6.2.1 置换率对沉降的影响
6.2.2 桩长对沉降量的影响
6.3 小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 讨论与建议
参考文献
附录
详细摘要
发布时间: 2005-12-30
参考文献
- [1].路堤荷载下刚性桩复合地基理论与应用研究[D]. 余闯.东南大学2006
- [2].路堤荷载下软黄土复合地基作用机理及承载特性研究[D]. 程海涛.长安大学2008
- [3].桩承地基路堤荷载传递机理的研究[D]. 强小俊.中国铁道科学研究院2009
- [4].路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究[D]. 李海芳.浙江大学2004
- [5].路堤下复合地基承载机理与数值模拟研究[D]. 周志军.湖南大学2010
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- [7].路堤荷载下刚性桩复合地基理论与应用研究[D]. 余闯.东南大学2006
- [8].复合地基沉降及按沉降控制的优化设计研究[D]. 孙林娜.浙江大学2006