郑西客运专线湿陷性黄土地基DDC桩复合地基应用研究

论文摘要

新建郑西铁路沿线大部分地段为黄土堆积地貌单元。而黄土又具有多孔、湿陷等特性。为此,在对郑西线湿陷性黄土地基处理中,采用了强夯、挤密、桩板结构、孔内深层强夯(Down hole Dynamic Compaction简称DDC)复合地基等技术措施。其中,DDC桩复合地基是一种比较新型的处理方法,有关其使用性能及受力特性方面的研究资料,国内目前尚缺。研究DDC桩复合地基的沉降和应力特性,有着重要的意义。本文是在已有研究成果的基础上,结合离心模型试验,数值分析,现场监测等手段,对DDC桩在湿陷性黄土地基处理中的应用进行了较为深入的探讨。在数值分析方面,本文运用有限元方法,建立了四类对比模型,研究加筋层数、桩间距、桩模量和桩长径比对应力变形的影响,得到如下结论:加筋垫层能有效减少沉降,沉降量降低为无垫层复合地基的75%。验证了疏桩设计思想。桩模量的减小对沉降量影响不是很大。当长径比增大时,复合地基下卧层应力扩散角减少,桩土应力比亦随之增大,但长径比超过30以后,桩土应力比就不再增加,存在有效桩长。在离心模型试验方面,通过试验得到,DDC桩复合地基放置6个月后,地基沉降趋于稳定,总沉降为为5.2mm。通车运营第25个月后,地基沉降趋于稳定,总沉降为为4.7mm。从现场检测结果看,路堤填筑完工后地基沉降为8.4mm。6个月后,地基趋于稳定,地基沉降6.9mm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 湿陷性黄土的基本概念及特殊性质
• 1.2.1 湿陷性黄土的基本概念
• 1.2.2 湿陷性黄土的特殊性质
• 1.2.3 黄土湿陷的原因及机理
• 1.2.4 压实黄土的湿陷性和透水性
• 1.3 黄土地区铁路路基沉降研究现状
• 1.3.1 黄土地区路基研究现状
• 1.3.2 黄土地基沉降计算理论
• 1.4 湿陷性黄土地基处理措施
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 DDC桩复合地基技术特点分析
• 2.1 湿陷性黄土地基DDC桩的加固机理
• 2.1.1 作用机理
• 2.1.2 技术特点
• 2.1.3 垫层的效用
• 2.1.4 与其他处理方法的比较
• 2.2 DDC桩复合地基沉降计算
• 2.2.1 加固区的沉降计算
• 2.2.2 下卧层的沉降计算
• 第3章 土工离心模型试验原理
• 3.1 土工离心模型试验的意义
• 3.2 土工离心模型试验技术的发展概况
• 3.3 离心模型试验原理
• 3.3.1 基本原理
• 3.3.2 离心模型试验中的相似理论
• 3.4 离心模型试验中的误差分析
• 3.4.1 离心力引起的误差
• 3.4.2 科氏加速度引起的误差
• 3.4.3 离心机起动与制动误差
• 3.4.4 边界效应问题
• 3.4.5 粒径效应问题
• 第4章 DDC桩复合地基离心模型试验
• 4.1 桩体填料水泥土室内试验
• 4.1.1 水泥土的特性
• 4.1.2 水泥土的无侧限抗压强度试验
• 4.2 离心模型试验设计
• 4.2.1 试验方案
• 4.2.2 试验设备
• 4.3 模型设计与制作
• 4.3.1 模型尺寸
• 4.3.2 模型材料
• 4.3.3 路堤上部荷载的模拟
• 4.4 试验过程
• 4.5 试验数据分析
• 4.5.1 地基填土数据
• 4.5.2 地基沉降数据
• 4.5.3 桩体应力数据
• 4.6 现场沉降实测数据
• 4.6.1 试验工点
• 4.6.2 观测数据
• 第5章 DDC桩复合地基数值分析
• 5.1 ABAQUS有限元软件简介
• 5.2 模型的建立
• 5.2.1 地基模型
• 5.2.2 接触面处理
• 5.3 天然地基和DDC复合地基对比分析
• 5.4 不同加筋层数的分析
• 5.4.1 位移分析
• 5.4.2 应力分析
• 5.5 不同桩间距的分析
• 5.6 不同桩模量的分析
• 5.7 不同桩长径比的分析
• 第6章 DDC桩施工工艺
• 6.1 DDC桩施工工艺和流程
• 6.1.1 施工机具
• 6.1.2 试桩
• 6.1.3 施工步骤
• 6.1.4 质量检测
• 6.1.5 加固效果检验
• 6.2 工程经济分析
• 第7章 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 建议与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及主要科研工作