水泥土攪拌樁樁土相互作用理論與應(yīng)用研究.pdf

1、本文在分析大量已建高速公路的勘察、設(shè)計、檢測和沉降觀測資料的基礎(chǔ)上，采用理論分析、室內(nèi)模型試驗、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗的方法對水泥土攪拌樁樁土相互作用問題及其在樁間距確定中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，主要工作如下： (1)回顧總結(jié)了水泥土攪拌樁的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀；對樁體施工效應(yīng)問題進(jìn)行歸納，并對比了水泥土攪拌樁與預(yù)制樁施工過程對樁周土作用的不同，分析水泥土攪拌樁加固地基在路堤荷載與剛性荷載作用下樁土作用的不同，指出了需要解決的問題。

2、 (2)采用圓孔擴張理論求解水泥土攪拌樁施工過程樁土邊界處受力引起的樁周土附加應(yīng)力場，并采用擾動度評價體系定量分析了水泥土攪拌樁施工對樁周土的擾動。結(jié)果表明在施工荷載一定時，土體埋藏越深，土體擾動越小；離樁邊距離越遠(yuǎn)，擾動越小。給出了土體固結(jié)屈服應(yīng)力、十字板剪切強度、固結(jié)系數(shù)等參數(shù)隨擾動度的變化關(guān)系，從而得到了水泥土攪拌樁施工后樁周土強度力學(xué)等參數(shù)的變化規(guī)律。 (3)設(shè)計研制了水泥土攪拌樁室內(nèi)模型試驗機，模擬現(xiàn)場水泥土攪拌樁施

3、工對樁周土的擾動影響。利用室內(nèi)模型試驗機進(jìn)行了不同噴粉壓力的試驗，結(jié)果表明水泥土攪拌樁施工過程對樁周土的物理性質(zhì)幾乎沒有影響，但樁周土擾動程度隨噴粉壓力增大而增大，該結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。 (4)采用有限元方法模擬分析了施工過程樁周土附加應(yīng)力場的變化，并結(jié)合擾動度評價體系給出了不同荷載組合方式單樁和群樁施工時樁間土的平均擾動度的變化規(guī)律，對比了樁間距變化對三樁中心點和樁間土平均錐尖阻力比(施工后與施工前土體錐尖阻力的比值)的影

4、響。結(jié)果表明對于連云港軟土而言，樁間距小于1.3m時，樁間土擾動度迅速增加，樁間土強度急劇降低。因此從充分利用樁間土強度的角度出發(fā)，認(rèn)為水泥土攪拌樁樁間距不宜小于1.3m。 (5)在連鹽高速公路連云港段進(jìn)行現(xiàn)場試驗，試驗結(jié)果表明水泥土攪拌樁施工會導(dǎo)致具有高位結(jié)構(gòu)的連云港天然沉積土的結(jié)構(gòu)破壞，引起樁周土強度的降低。樁周土的錐尖阻力比隨離樁邊的距離增大而增大，隨深度的增加而增加。錐尖阻力比的變化規(guī)律與理論分析和數(shù)值模擬得到結(jié)果一致，

5、驗證了理論分析的合理性。 (6)提出了二維平面簡化的有限元方法計算路堤荷載作用下水泥土攪拌樁地基變形的三維空間問題，并通過算例驗證了該方法可靠性。在此基礎(chǔ)上采用二維平面簡化的有限元方法分析水泥土攪拌樁設(shè)計參數(shù)(樁身強度和樁間距)對地基變形影響。以連云港海相軟土為例，分析結(jié)果表明水泥土攪拌樁在路堤荷載作用下，樁間距超過1.7m時，不能有效減小樁間土的變形；同時水泥土攪拌樁樁體強度在路堤荷載作用下，樁身強度不能完全發(fā)揮，其發(fā)揮程度與