深层搅拌桩复合地基及止水帷幕研究与应用

论文摘要

深层搅拌法是一种常用的地基处理方法,目前在复合地基和止水帷幕中被广泛应用。论文在前人研究的基础上,结合实际工程需要,通过现场试验和理论分析,取得了以下研究结果。(1)利用前人研究成果,分析了影响水泥土强度和深层搅拌桩桩身强度的主要因素,提出了提高深层搅拌桩桩身强度的措施。(2)现场粉喷桩单桩、多桩复合地基载荷试验实测数据对比分析表明,粉喷桩复合地基承载力基本值随着复合地基载荷试验中桩数的增加而降低;复合地基变形模量随着载荷试验中桩数增加而减小;在同级荷载下,沉降量随着复合地基载荷试验中桩数增加而明显增大。根据复合地基载荷试验结果,初步提出了深层搅拌桩复合地基压缩模量群桩效应系数。(3)采用有限差分方法,建立了深层搅拌单桩、多桩复合地基数值分析模型,采用FLAC3D程序,获得了深层搅拌桩复合地基应力和位移分布规律。(4)研究了深层搅拌桩复合地基沉降量的计算方法,探讨了影响复合地基工程造价的主要因素,提出了通过求取复合地基中总桩长(单桩长度总和)最小值来实现复合地基优化设计的思路。建立了矩形基础下(轴心荷载作用时)深层搅拌桩复合地基优化设计的数学模型,以单桩长度和桩间距为优化设计变量,推导了深层搅拌桩复合地基优化设计的计算公式,编制了相应的计算程序。分析了影响总桩长最小值的主要因素,提出了一些优化设计的建议。(5)在深层搅拌桩止水帷幕设计中,指出了采用传统深层搅拌桩水泥掺入比公式计算水泥掺入量存在的浪费,推导出了深层搅拌桩止水帷幕水泥掺入比计算公式和厚度计算公式,经实际工程使用效果较好,并具有一定的经济效益。(6)从实际工程需要出发,在深层搅拌桩止水帷幕中提出了视搭接宽度的概念和大搭接宽度设计施工方法,较好地解决了止水帷幕中桩间开叉漏水的问题;大搭接宽度施工方法与传统搭接宽度施工方法相比,还具有较好的经济效益。(7)在地下可用空间狭小的场地,提出了在单排深层搅拌桩止水帷幕中套打钻孔灌注桩基坑支护截水技术设计方法和施工工艺,成功地解决了施工场地狭小的困难。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 深层搅拌法发展概况
• 1.2.2 国内外研究现状与进展
• 1.3 研究的主要内容和创新点
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要创新点
• 1.4 研究的思路和方法
• 2 水泥土的工程特性
• 2.1 水泥土加固机理
• 2.1.1 普通硅酸盐水泥的水解和水化反应
• 2.1.2 粘土颗粒与水泥水化物的作用
• 2.2 水泥土的强度
• 2.2.1 水泥土无侧限抗压强度及影响因素
• 2.2.2 水泥土抗拉强度
• 2.2.3 水泥土抗剪强度
• 2.2.4 水泥土变形模量
• 2.3 水泥土的渗透性
• 2.4 深层搅拌桩桩身强度
• 2.4.1 深层搅拌桩桩身强度与实验室水泥土强度的差异
• 2.4.2 提高深层搅拌桩桩身强度的措施
• 2.5 小结
• 3 深层搅拌桩复合地基荷载传递特性
• 3.1 荷载传递特性
• 3.1.1 荷载传递法简述
• 3.1.2 复合地基桩侧摩阻力分布的假定
• 3.1.3 深层搅拌桩的临界桩长
• 3.2 粉喷桩单桩与多桩复合地基载荷试验实测数据分析
• 3.2.1 复合地基载荷试验概况
• 3.2.2 复合地基载荷试验数据对比分析
• 3.3 小结
• 3D数值模拟'>4 复合地基载荷试验 FLAC^3D数值模拟
• 3D软件系统'>4.1 FLAC^3D软件系统
• 3D简介'>4.1.1 FLAC^3D简介
• 3D的基本原理'>4.1.2 FLAC^3D的基本原理
• 3D中的本构模型'>4.1.3 FLAC^3D中的本构模型
• 3D模型运行流程'>4.1.4 FLAC^3D模型运行流程
• 3D数值模拟分析'>4.2 复合地基载荷试验 FLAC^3D数值模拟分析
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 复合地基沉降数值模拟分析
• 4.2.3 复合地基应力数值模拟分析
• 4.2.4 复合地基数值模拟误差分析
• 4.3 小结
• 5 深层搅拌桩复合地基优化设计
• 5.1 深层搅拌桩复合地基承载力的估算
• 5.2 深层搅拌桩复合地基沉降计算
• 5.2.1 复合地基沉降量的组成
• 5.2.2 加固体复合土层压缩量的计算方法
• 5.2.3 下卧层土层沉降量的计算方法
• 5.2.4 几种沉降计算方法的比较
• 5.3 深层搅拌桩复合地基优化设计
• 5.3.1 复合地基设计的基本资料
• 5.3.2 复合地基优化设计的基本思路
• 5.3.3 矩形基础复合地基优化设计模型与计算方法
• 5.3.4 优化设计计算程序与算例
• 5.3.5 主要影响因素分析
• 5.4 小结
• 6 深层搅拌桩止水帷幕研究与应用
• 6.1 深层搅拌桩止水帷幕设计方法及存在的主要问题
• 6.1.1 止水帷幕的作用及制作方法
• 6.1.2 深层搅拌桩止水帷幕设计方法及存在的问题
• 6.2 深层搅拌桩止水帷幕水泥掺入比计算方法研究与应用
• 6.2.1 止水帷幕水泥掺入比计算公式推导
• 6.2.2 水泥掺入量设计方法与应用实例
• 6.3 视搭接宽度概念及大搭接宽度设计施工方法
• 6.4 深层搅拌桩止水帷幕厚度设计计算方法与应用
• 6.5 单排深层搅拌桩止水帷幕中套打钻孔灌注桩基坑支护截水技术研究
• 6.5.1 问题的提出
• 6.5.2 工程场地岩土工程条件
• 6.5.3 套打支护截水方案设计
• 6.5.4 套打施工方法设计
• 6.5.5 套打基坑支护截水效果
• 6.6 小结
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 进一步工作的设想
• 致谢
• 参考文献
• 附录：深层搅拌桩复合地基（矩形基础）优化设计计算程序
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文