路堤荷載下釘形攪拌樁復合地基變形特性研究.pdf

1、釘形水泥土雙向攪拌樁(釘形樁)作為一種新型水泥土攪拌樁,能有效改善樁身質量、提高復合地基性能,具有廣闊的應用前景。本文在總結已有復合地基理論、實踐的基礎上,通過現場試驗、三維數值模擬分析了路堤荷載下釘形樁的荷載傳遞規(guī)律、復合地基附加應力分布和變形特性,提出了考慮樁頂上刺、樁土相互作用和樁端下刺的路堤荷載下釘形樁復合地基沉降計算方法。主要包括以下內容： 1、在同一場地建立了釘形樁、雙攪樁和常規(guī)樁試驗區(qū),對樁身質量和路堤荷載下復合地

2、基工作性狀進行了對比分析：標準貫入試驗(SPT)和無側限抗壓強度試驗表明采用雙攪工藝施工的樁身質量比較均勻,而常規(guī)工藝施工的樁身強度隨深度增加大幅降低。在填土高度相近的情況下：釘形樁復合地基地表沉降比雙攪樁小,雙攪樁比常規(guī)樁?。会斝螛稄秃系鼗油瑓^(qū)沉降比常規(guī)樁小,下臥層沉降比常規(guī)樁大；釘形樁復合地基坡角最大水平位移比雙攪樁和常規(guī)樁?。会斝螛稄秃系鼗入p攪樁固結快,雙攪樁比常規(guī)樁快。但單位處理面積的水泥用量釘形樁試驗區(qū)小于雙攪樁,雙攪樁小

3、于常規(guī)樁,這表明：釘形樁在單位處理面積水泥用量少的情況下取得了比常規(guī)樁型更好的處理效果,具有很好的適用性和經濟性,雙攪樁樁身質量比較均勻,加固效果優(yōu)于常規(guī)樁。 2、利用三維數值模擬研究了路堤荷載下釘形樁荷載傳遞規(guī)律,分析了擴大頭高度H、擴大頭直徑D、樁長L、樁間距S、填土高度h、樁身模量Ep、硬殼層模量E1、軟土層模量E2和下臥層模量E3等因素對釘形樁荷載傳遞的影響。結果表明：釘形樁的樁身荷載曲線大致介于樁徑為D的雙攪樁和d的雙

4、攪樁之間(D、d分別為釘形樁擴大頭、下部樁體的直徑),樁身荷載在變截面上下發(fā)生“驟減”,對下部樁、土荷載進行了重新分配,提出了“變截面樁身荷載衰減比”來反映這種分配特性。 3、利用三維數值模擬研究了路堤荷載下釘形樁復合地基附加應力分布特性,分析了H、D、L、S、h、Ep、E1、E2、E3等因素對釘形樁復合地基土體附加應力場的影響。結果表明：復合地基中樁體的存在減緩了附加應力擴散,路中心相同深度加固區(qū)的附加應力比天然地基小,而下臥

5、層的附加廊力比天然地基大,即下臥層發(fā)生了應力集中現象,釘形樁復合地基路中心加固區(qū)的附加應力曲線介于樁徑為D的雙攪樁和d的雙攪樁之間。 4、以三維數值模擬分析了H、D、L、S、h、Ep、E1、E2、E3對路堤荷載下釘形樁復合地基位移場、地表總沉降、差異沉降和側向變形的影響。結果表明：釘形樁擴大頭的存在提高了上部的樁體置換率,能有效減小地表總沉降、樁土差異沉降和地基側向位移。 5、在一定簡化的基礎上,將路堤填土、加固區(qū)和下臥

6、層作為統(tǒng)一整體,提出了考慮樁頂上刺、樁土相互作用和樁端下刺的路堤荷載下釘形樁復合地基加鬧區(qū)沉降計算模型,建立了模型的有限差分解法,并編制了計算程序?；谌S數值模擬結果,提出了考慮復合地基下臥層應力集中現象的路堤荷載下復合地基下臥層附加應力計算公式。利用所提方法對現場試驗段進行沉降計算,并與實測結果和其他方法進行了對比,結果表明本文方法能較好地計算路堤荷載釘形樁復合地基沉降,復合模量法也有一定的適用性,而應力修正法計算結果遠大于實測值。