水泥土搅拌桩群桩复合地基承载力确定方法的分析与研究

论文摘要

随着我国国民经济的迅速发展,基础建设规模的不断扩大,在工程建设中会经常遇到不良地基问题,对不良地基进行加固,改善地基的工程特性,提高地基的抗剪强度、降低地基的压缩性,减少基础的沉降和差异性沉降,以满足建造物的要求。水泥土搅拌桩复合地基便是地基处理的方法之一,由于它具有施工周期及预压期短、工后沉降小、无噪音、无振动、不排污、节约大量钢材等特点而得到广泛的应用。但是,水泥土搅拌桩复合地基设计中的根本问题——群桩相互作用机理及其承载力的确定一直没有得到令人满意的研究成果。针对水泥土搅拌桩复合地基承载力的确定,本文对以下问题进行了探讨,具体内容如下:1.对目前水泥土搅拌桩复合地基的发展及应用现状进行阐述。2.对水泥土桩的作用机理进行了探讨,讨论了影响水泥土力学性质的因素,并对水泥土桩复合地基的承载机理进行了分析。3.对水泥土搅拌桩复合地基进行了现场试验研究,重点探讨了实际工程中水泥土桩复合地基承载力按照现行规范的确定方法。4.结合工程实例,用ANSYS对水泥土搅拌桩单桩复合地基静荷载试验进行了模拟计算,计算得到的结果和现场试验结果吻合较好。5.用ANSYS对水泥土搅拌桩群桩复合地基的受荷与变形进行模拟,对水泥土单桩复合地基模型计算得到的承载力与群桩复合地基模型计算得到的承载力进行对比分析,结果证明群桩复合地基承载力远远小于单桩复合地基承载力,说明在工程检测中用单桩复合地基试验结果直接确定群桩复合地基承载力是偏于不安全的。6.在此基础上,对水泥土搅拌桩复合地基的沉降特性进行模拟,分析了不同桩体模量,不同桩长,以及不同置换率等因素对复合地基承载力的影响,得出:当桩体模量增大时,复合地基的承载力也在增加,但随着桩体模量继续增大,复合地基承载力逐渐趋于稳定,这说明了,桩体模量有一最佳的范围;当桩长增加时,复合地基的承载力也在增加,但随着桩长的继续增加,复合地基承载力逐渐趋于稳定,这说明了复合地基应有一个合理的桩长;当置换率增大时,复合地基的承载力也在增加,但随着置换率的继续增加,复合地基沉降量逐渐趋于稳定,这说明了复合地基存在一个合理的置换率。本次模型分析可得,桩体模量的最佳范围应该在200~300MPa左右,有效桩长在10m左右,最佳置换率应该在20%左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 复合地基的概述
• 1.2.1 复合地基的定义和分类
• 1.2.2 复合地基承载能力的计算
• 1.3 水泥土搅拌桩复合地基的研究现状
• 1.3.1 试验方面
• 1.3.2 数值模拟方面
• 1.4 水泥土桩复合地基的发展现状
• 1.5 本文的工作
• 第二章 水泥土桩作用机理的探讨
• 2.1 水泥土桩桩体的物理力学特征的探讨
• 2.1.1 水泥土桩的物理性质
• 2.1.2 水泥土的力学性质
• 2.2 水泥土的抗冻性能
• 2.3 水泥土桩复合地基的承载机理探讨
• 2.3.1 加固机理
• 2.3.2 破坏形式
• 2.3.3 桩土共同工作的机理
• 2.4 本章小结
• 第三章 水泥土搅拌桩复合地基的现场试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 工程概况
• 3.3 现场试验内容
• 3.4 单桩复合地基静载荷试验
• 3.4.1 单桩复合地基静载荷试验原理及方法
• 3.4.2 试验结果
• 3.5 单桩竖向抗压静荷载试验
• 3.5.1 单桩竖向抗压静荷载试验原理及方法
• 3.5.2 单桩竖向抗压静载荷试验资料整理
• 3.6 桩身通长取芯试验
• 3.6.1 桩身通长钻孔取芯试验原理
• 3.6.2 试验桩概况
• 3.6.3 实验结果
• 3.7 桩顶取芯抗压强度试验
• 3.8 本章小结
• 第四章 单桩复合地基静载荷试验的有限元数值模拟
• 4.1 有限单元法的原理
• 4.2 有限元求解法的基本步骤
• 4.3 单元选择与位移模式
• 4.4 Drucker-Prager 模型
• 4.4.1 本构方程的推导
• 4.4.2 材料参数
• 4.4.3 模型评价
• 4.5 计算模型
• 4.5.1 基本假定
• 4.5.2 有限元计算模型
• 4.6 水泥土桩单桩复合地基静载荷试验的有限元模拟计算
• 4.7 本章小结
• 第五章 单桩与群桩复合地基承载力的对比分析
• 5.1 群桩复合地基有限元计算模型
• 5.2 水泥土桩群桩复合地基的数值计算
• 5.3 不同因素对复合地基承载力比值的影响
• 5.3.1 桩体模量对复合地基承载力的影响
• 5.3.2 不同桩长对水泥土搅拌桩复合地基承载力的影响
• 5.3.3 置换率对复合地基承载力的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文