復(fù)合地基動(dòng)力特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、由水泥攪拌樁、碎(砂)石樁等柔性樁組成的復(fù)合地基處理方法,以其效果良好和造價(jià)適宜而被廣泛采用。因地基性狀的復(fù)雜和目前的施工技術(shù)與管理的水平的限制,人們難以保證處理后的復(fù)合地基能夠滿足工程要求。因此,對(duì)這類復(fù)合地基的現(xiàn)場質(zhì)量檢測工作顯得非常重要。塊體振動(dòng)法克服了靜力試驗(yàn)抽樣率低、費(fèi)用高等缺點(diǎn)而顯示出良好的應(yīng)用前景。針對(duì)塊體振動(dòng)試驗(yàn)檢測復(fù)合地基工程性狀的原理,本文進(jìn)行了如下較為深入的研究:
　　 (1)根據(jù)飽和土Biot波動(dòng)方程,利

2、用波的傳播特性提出三種無限元模式,結(jié)合有限元,建立飽和地基軸對(duì)稱動(dòng)力問題的有限元.無限元耦合解答。對(duì)飽和地基蛻化為單相介質(zhì)的算例,利用Lamb問題的理論解與其計(jì)算結(jié)果比較,說明了本文算法及其計(jì)算程序的正確性和精度。在此基礎(chǔ)上分析了隨著滲透系數(shù)的變化。均質(zhì)地基上塊體的位移導(dǎo)納在低頻和共振頻率時(shí)的變化特性；對(duì)飽和土中單樁復(fù)合地基,分析了隨著土和柔性樁體滲透系數(shù)的增大,塊體振動(dòng)速度導(dǎo)納幅值和共振頻率的特性。
　　 (2)利用粘彈性動(dòng)力

3、學(xué)方程和Rayleigh波遠(yuǎn)場解答建立三種單相粘彈性介質(zhì)有限元.無限元方程,并編制計(jì)算程序。利用此程序分析了均質(zhì)地基、成層地基和單樁復(fù)合地基上塊體的豎向振動(dòng)特性。研究影響均質(zhì)地基上塊體導(dǎo)納特性的因素(地基土剪切波速、塊體尺寸、響應(yīng)點(diǎn)位置等)以及塊體振動(dòng)的影響深度。對(duì)于層狀地基,重點(diǎn)研究雙層和三層地基上塊體導(dǎo)納曲線受軟土層厚度、夾層厚度和埋置深度等的影響。單樁復(fù)合地基上塊體的動(dòng)力特性與豎向增強(qiáng)體的尺寸、樁周土的剛度等有關(guān)。文中主要分析柔性

4、樁長度、直徑或截面積、波速和地基土波速對(duì)塊體低頻速度導(dǎo)納幅值和共振頻率的影響。為應(yīng)用共振法檢測柔性樁質(zhì)量,文中分析了完整樁的臨界樁長和樁身缺陷深度對(duì)振動(dòng)導(dǎo)納的影響,得出復(fù)合地基剛度與低頻速度導(dǎo)納的相關(guān)性良好。
　　 (3)應(yīng)用彈性半空間軸對(duì)稱有限元-無限元耦合解,系統(tǒng)地分析了塊體導(dǎo)納關(guān)于樁身彈性模量的靈敏度特性,其中包括地基土剪切波速、樁長和樁身缺陷變化對(duì)其所產(chǎn)生的影響規(guī)律以及水泥攪拌樁和碎石樁在靈敏度方面的差異,提出了塊體低頻

5、速度導(dǎo)納幅值和共振頻率速度導(dǎo)納幅值在反映復(fù)合地基性狀變化時(shí)的應(yīng)用范圍。
　　 (4)采用Levenberg-Marquardt方法的More算法反演單樁復(fù)合地基樁身指定位置的彈性模量,考察了反演參數(shù)初始值的選取對(duì)迭代次數(shù)的影響。研究樁身缺陷處于不同深度時(shí),初始值選取對(duì)收斂速度的影響,以及樁身不同位置的缺陷在導(dǎo)納曲線上的反映。
　　 (5)利用靜力有限元法研究塊體底部摩擦對(duì)地基剛度的影響,以考察目前常用的地基變形模量和豎向

6、剛度計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值的誤差。利用簡化力學(xué)模型,分析了塊體振動(dòng)法測試地基剛度時(shí)根據(jù)低頻導(dǎo)納值推求的地基動(dòng)剛度,表明其結(jié)果會(huì)受慣性和阻尼比的影響,并對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算公式提出了相應(yīng)的修正方法。
　　 (6)在兩個(gè)現(xiàn)場工程實(shí)例中分別進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn),對(duì)兩種試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性進(jìn)行了研究,并對(duì)水泥攪拌樁的動(dòng)測試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反演分析,以驗(yàn)證本文的理論及計(jì)算程序的正確性。
　　 本文研究受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(編號(hào):50