长短搅拌桩复合地基的试验研究及数值模拟

论文摘要

南沙开发区位于珠江三角洲的最南端，该地区广泛分布的深厚软土层是大规模基础工程建设中面临的最大的工程地质问题之一。搅拌桩复合地基在南沙处理软土已经得到了大规模的应用，但在工程设计中仍然存在着一些问题。随着复合地基理论的不断发展和完善，基于对各种不同桩体的荷载传递机理和变形控制等方面的深入认识，长短搅拌桩复合地基倍受关注。作为一种较新且有良好应用前景的技术方法，许多学者对其进行了研究并取得了一定的成果。但是，人们对此新型复合地基的研究还不够深入，对其工作性状、承载力和沉降量计算方法等方面的研究很少，并未形成完善和公认的设计理论和设计方法，许多问题还有待进一步的研究和工程实践的证实。本文主要研究内容和成果如下：(1)调查研究了南沙地区软土的特性。南沙地区软土为近代沉积的滨海相软弱粘性土，具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、固结系数小、粘聚力小、承载力低、触变性较强等特点。(2)在南沙地区选择试验场地，设计了长短搅拌桩复合地基的现场载荷试验，并通过各种测量仪器测试和分析了复合地基的应力、沉降、孔隙水压力、桩土应力比等。(3)通过室内水泥土试验和室外检测数据的分析对比，研究了南沙地区水泥土的基本物理力学性质，并且认为：处理南沙软土中的腐殖质，加入2％的生石灰是经济可行的。(4)通过载荷试验数据，建立了南沙地区单桩复合地基载荷试验承载力与四桩复合地基载荷试验承载力的关系，为南沙地区以后的工程检测提供了依据；提出了南沙地区长短搅拌桩复合地基长、短搅拌桩各自的应力修正系数。(5)应用ADINA8．1有限元程序模拟分析了等长搅拌桩复合地基及长短搅拌桩复合地基，讨论了其位移场、应力场和应变场的分布规律，并将两者进行了对比，认为长短桩复合地基在处理深厚软土时有较好的经济性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 复合地基的基本理论
• 1.2.1 复合地基的基本概念及其发展
• 1.2.2 复合地基的分类
• 1.3 在南沙深厚软土地区应用长短桩复合地基问题的提出
• 1.4 本文的主要工作内容
• 第二章 水泥土搅拌桩复合地基的基本理论及水泥土试验
• 2.1 水泥土搅拌桩复合地基的研究现状
• 2.1.1 水泥土搅拌桩的定义及发展
• 2.1.2 水泥土搅拌桩的研究进展
• 2.2 水泥土的物理力学性质研究
• 2.3 水泥土搅拌桩复合地基的加固机理
• 2.3.1 水泥土的加固机理
• 2.3.2 搅拌桩复合地基的加固作用
• 2.4 水泥土搅拌桩复合地基垫层的作用
• 2.5 搅拌桩施工对桩间土的影响
• 2.6 水泥土的室内外试验及对比
• 2.6.1 水泥土室内试验
• 2.6.2 现场水泥土搅拌桩监测数据分析
• 2.6.3 室内试验和现场检测数据对比分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 长短搅拌桩复合地基在深厚软土中的设计理论
• 3.1 南沙深厚软土的工程地质性质特征
• 3.1.1 软土的概念
• 3.1.2 广州南沙地区深厚软土的工程性质
• 3.2 长短桩复合地基的研究现状
• 3.3 长短搅拌桩复合地基承载力控制理论
• 3.3.1 复合地基承载力计算
• 3.3.2 复合地基下卧层强度验算
• 3.4 水泥土搅拌桩复合地基的沉降计算理论
• 1的计算方法'>3.4.1 加固区范围内土层的压缩量S₁的计算方法
• 2的计算方法'>3.4.2 加固区下卧软土层的压缩量S₂的计算方法
• 3.4.3 复合模量的计算
• 3.5 最终沉降量（剩余沉降）推算方法
• 3.5.1 星野法
• 3.5.2 三点法
• 3.5.3 双曲线法
• 3.6 沉降控制理论研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 长短搅拌桩复合地基载荷试验及数据分析
• 4.1 试验场区工程地质条件
• 4.1.1 地层岩性简述
• 4.1.2 水文地质条件
• 4.2 现场试验
• 4.2.1 试验基本思想
• 4.2.2 主要试验仪器及埋设
• 4.2.3 载荷试验内容
• 4.2.4 试验步骤
• 4.3 试验数据分析
• 4.3.1 荷载试验 P～S曲线分析
• 4.3.2 搅拌桩复合地基表面附加应力分布
• 4.3.3 桩土应力比及桩土应力分析
• 4.3.4 复合地基搅拌桩桩身应力分析
• 4.3.5 搅拌桩复合地基的桩间土附加应力
• 4.3.6 搅拌桩复合地基的孔隙水压力
• 4.4 南沙地区长短搅拌桩复合地基承载力计算修正系数的确定
• 4.5 本章小结
• 第五章 长短搅拌桩复合地基的有限元模拟及分析
• 5.1 ADINA程序简介
• 5.2 有限元计算的基本假定和计算模型
• 5.2.1 基本计算假设
• 5.2.2 模型计算参数
• 5.2.3 网格剖分及数值模型的建立
• 5.3 搅拌桩复合地基有限元计算结果分析
• 5.3.1 复合地基位移场分布规律
• 5.3.2 复合地基应力场分布规律
• 5.3.3 复合地基应变场分布规律
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 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