路堤荷载下夯实水泥土桩复合地基变形研究

论文摘要

随着桩体复合地基在公路软基处理中的应用越来越多,发现以道路路基为代表的柔性基础下桩体复合地基与以往承台下桩体复合地基的工作性状有着很大的差异,无论复合地基的强度还是沉降,理论计算值均表现出与实测值有不可忽视的差异。针对首次应用于河北省高速公路中软基处理的夯实水泥土桩复合地基,采用理论分析、有限元仿真及现场试验相结合的手段,对夯实水泥土桩复合地基的变形性状进行了系统研究,为夯实水泥土桩复合地基的设计和计算提供了较为科学的技术依据。首先,基于柔性桩复合地基模型假设,分析了夯实水泥土桩复合地基的荷载传递机理和变形模式。根据柔性基础下桩体复合地基中等效单元体的受力分析,基于桩体复合地基在竖向的变形协调条件和静力平衡条件,探讨了桩体与桩间土体中的应力分布和桩土应力比变化。其次,利用有限元仿真技术,采用非线性有限元软件,较为全面的分析了垫层模量、桩体模量、地基土模量、桩间距(置换率)、路基填土模量、路基填土高度和长径比等因素对夯实水泥土桩复合地基变形特性的影响,提出控制复合地基变形应考虑的主要因素。以保沧高速公路夯实水泥土桩加固软土地基试验段为工程依托,通过现场试验的监测,分析了路堤荷载作用下夯实水泥土桩复合地基的受力和变形性状,研究了地基变形特性和沉降规律。针对夯实水泥土桩复合地基的特点,对复合地基建立有限元模型,对其受力和变形特性及规律进行计算和分析。将现场测试结果与有限元计算结果对比分析,夯实水泥桩复合地基的应力和变形的实测结果受施工因素的影响较离散,但变化的趋势上是相近的,从而验证了有限元的可靠性,为研究路堤荷载作用下夯实水泥土桩复合地基的性状提供技术参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 夯实水泥土桩复合地基研究概述
• 1.2.1 夯实水泥土桩发展概况
• 1.2.2 夯实水泥土桩复合地基性状研究概述
• 1.3 课题的提出
• 1.4 研究的目的与意义
• 1.5 本论文的研究内容
• 第二章 夯实水泥土桩复合地基的工程特性
• 2.1 夯实水泥土桩的特点及应用范围
• 2.1.1 夯实水泥土桩的特点
• 2.1.2 夯实水泥土桩的应用范围
• 2.2 夯实水泥土桩的加固机理
• 2.2.1 水泥加固软土机理
• 2.2.2 桩土共同作用机理分析
• 2.3 夯实水泥土桩的荷载传递机理
• 2.4 夯实水泥土桩在路堤荷载作用下的性状分析
• 2.4.1 桩体与桩间土应力应变分析
• 2.4.2 夯实水泥土桩复合地基的变形模式分析
• 2.4.3 夯实水泥土桩复合地基的沉降分析
• 2.5 小结
• 第三章 夯实水泥土桩复合地基变形影响因素分析
• 3.1 Plaxis软件简介
• 3.1.1 Plaxis的特点
• 3.1.2 Plaxis的组成
• 3.2 本构模型
• 3.2.1 摩尔—库仑模型
• 3.2.2 桩体模型
• 3.2.3 土工格栅模型
• 3.2.4 接触面单元
• 3.3 路堤荷载下复合地基变形影响因素分析
• 3.3.1 模型建立简介
• 3.3.2 垫层模量对复合地基变形的影响
• 3.3.3 桩体模量对复合地基变形的影响
• 3.3.4 地基土模量对复合地基变形的影响
• 3.3.5 桩间距对复合地基变形的影响
• 3.3.6 路基填土模量对复合地基变形的影响
• 3.3.7 路基高度对复合地基变形的影响
• 3.3.8 长径比对复合地基变形的影响
• 3.4 小结
• 第四章 夯实水泥土桩复合地基变形试验研究
• 4.1 工程概况
• 4.1.1 工程简介
• 4.1.2 地形地貌和地质条件
• 4.1.3 地基处理方法
• 4.2 试验方案
• 4.2.1 试验段面选取
• 4.2.2 监测项目
• 4.2.3 仪器布设
• 4.3 监测仪器及监测方法
• 4.3.1 土压力盒
• 4.3.2 柔性位移计
• 4.3.3 分层沉降仪
• 4.3.4 剖面沉降仪
• 4.3.5 沉降板
• 4.3.6 测斜仪
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 桩和桩间土应力分析
• 4.4.2 土工格棚拉筋变形分析
• 4.4.3 复合地基沉降分析
• 4.5 工后沉降预测
• 4.5.1 曲线法简介
• 4.5.2 沉降预测
• 4.6 小结
• 第五章 路堤荷载下夯实水泥土桩复合地基有限元分析
• 5.1 概述
• 5.2 土工格栅对复合地基变形性状影响分析
• 5.2.1 土工格栅对夯实水泥土桩复合地基应力的影响
• 5.2.2 土工格栅对夯实水泥土桩复合地基变形的影响
• 5.3 夯实水泥土桩复合地基有限元数值分析
• 5.3.1 计算模型
• 5.3.2 计算结果与分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、学期间的研究成果及发表的学术论文