混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載與變形特性研究.pdf

1、混凝土芯水泥土攪拌樁是在水泥土攪拌樁施工完畢后,水泥土初凝之前,利用靜壓機(jī)械將預(yù)制的混凝土芯樁壓入水泥土攪拌樁中而形成的一種復(fù)合樁型。混凝土芯水泥土攪拌樁結(jié)合了預(yù)制混凝土樁樁身強(qiáng)度高和水泥土攪拌樁表面積大的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的樁身承載力。
　　現(xiàn)有關(guān)于混凝土芯水泥土攪拌樁的試驗(yàn)和理論研究均較少，而且主要集中在討論其單樁承載特性上,對(duì)于混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的承載力和沉降控制機(jī)理研究較少。缺少準(zhǔn)確計(jì)算混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基承

2、載力和固結(jié)沉降的方法。
　　本文通過(guò)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并結(jié)合數(shù)值模擬和理論分析，對(duì)混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的承載和沉降控制機(jī)理進(jìn)行了探討；提出了混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力和固結(jié)沉降計(jì)算方法。并依據(jù)工程實(shí)例，將本文提出的承載力和固結(jié)沉降計(jì)算方法應(yīng)用到具體設(shè)計(jì)中。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）通過(guò)樁體施工對(duì)樁周土的影響試驗(yàn)、單樁復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)和載荷板試驗(yàn)數(shù)值模擬，討論了混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的承載力機(jī)理：在

3、混凝土芯水泥土攪拌樁施工期間進(jìn)行了樁體施工對(duì)樁周土的影響試驗(yàn)，通過(guò)埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)和測(cè)斜管，對(duì)樁體施工引起的土體超靜孔隙水壓力和側(cè)向位移進(jìn)行了觀測(cè)；同時(shí)利用靜力觸探試驗(yàn)，對(duì)樁周土在樁體施工前后的強(qiáng)度變化規(guī)律進(jìn)行了研究。采用單樁復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)，對(duì)比了混凝土芯水泥土攪拌樁和普通水泥土攪拌樁的承載力提高效果。在載荷板試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)混凝土芯、水泥土攪拌樁外殼和樁周土的豎向應(yīng)力進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)觀測(cè)，討論了剛性荷載板下混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的

4、荷載傳遞規(guī)律?；谳d荷板試驗(yàn)，利用Gleaves軟件建立了有限元分析模型，討論了芯長(zhǎng)比（LC/LD，LC和LD分別為混凝土芯和水泥土攪拌樁外殼長(zhǎng)度）和含芯率（AC/(AD+AC)，AC和AD分別為混凝土芯和水泥土攪拌樁外殼的截面積）對(duì)于混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基荷載傳遞規(guī)律的影響。
　　（2）根據(jù)單樁復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)和載荷板試驗(yàn)數(shù)值模擬結(jié)果，提出了混凝土芯水泥土攪拌樁含芯率和芯長(zhǎng)比的優(yōu)化組合方法。基于載荷板試驗(yàn)結(jié)果，初步確定了

5、樁周土承載力提高系數(shù)α、樁周土承載力發(fā)揮系數(shù)β和樁土極限側(cè)摩阻力調(diào)整系數(shù)δ等參數(shù)，給出了混凝土芯水泥土攪拌樁單樁復(fù)合地基的承載力計(jì)算方法。
　　（3）結(jié)合路堤荷載下混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和有限元分析模型，討論了混凝土芯水泥土攪拌樁的沉降控制機(jī)理：在長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，對(duì)混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基變形（包括總沉降、分層沉降和水平位移）和應(yīng)力（包括混凝土芯豎向應(yīng)力、水泥土攪拌樁和樁周土表面的豎向應(yīng)力）在填土過(guò)程中的變

6、化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)觀測(cè)。利用路堤荷載下混凝土芯水泥土攪拌樁有限元模型，分析了芯長(zhǎng)比和含芯率對(duì)于沉降控制效果和荷載傳遞規(guī)律的影響。
　?。?）基于本文提出的混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基樁土位移模式和側(cè)摩阻力分布形式，給出了混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基沉降計(jì)算方法。在等應(yīng)變條件下推導(dǎo)了混凝土芯水泥土攪拌樁復(fù)合地基的固結(jié)方程，討論了芯長(zhǎng)比、含芯率、水泥土攪拌樁和混凝土芯的模量等參數(shù)對(duì)于固結(jié)度的影響。
　?。?）利用本文提出的混凝土芯