煤矸石型CFG模型樁的豎向極限承載力試驗研究.pdf

1、中國是一個能源消耗很大的國家，而煤炭是重要動力之一。有資料表明：我國2012年的煤炭產(chǎn)量已經(jīng)超過32億噸，預計到2012年煤矸石產(chǎn)量將超過3億噸，但是我國的煤矸石資源化利用的發(fā)展十分緩慢，目前其綜合利用率較低，大部分都沒經(jīng)過處理。到目前為止我國煤矸石礦區(qū)約有1600個，煤矸石積聚量已超出35億噸，占地面積約33萬畝，煤矸石已成為中國年生產(chǎn)量，土地面積占用量和堆積量都非常大的工業(yè)廢物之一。在本文中，在水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）基礎上以價

2、格低廉的自燃煤矸石代替碎石作為粗骨料，通過優(yōu)化配比形成具有一定的整體強度的樁體——煤矸石CFG樁。
　　本文制作了4種水泥摻入比為10％、12%、14%、16%和4種煤矸石取代率為0%、30%、60%、100%的16組試塊，并在此基礎上，制作了如下煤矸石型CFG模型樁：①在水泥摻入比為12%的條件下，煤矸石取代率為100%、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁；②在水泥摻量為14%的條件下，煤矸石取代率為100%

3、、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁；③在水泥摻量為16%的條件下，煤矸石取代率為100%、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁，模型樁數(shù)量為12個。
　　通過煤矸石混凝土的抗壓強度試驗，研究分析水泥摻入比、齡期、煤矸石取代率對煤矸石混凝土抗壓強度的影響和變化規(guī)律。煤矸石CFG模型樁在本文中屬于端承樁，通過煤矸石樁型CFG模型靜載試驗，得到了不同配合比的煤矸石CFG樁的極限承載力，通過模型樁的

4、應力-應變曲線和模型樁的荷載-沉降曲線，研究分析樁體的應力分布情況、樁體的破壞形態(tài)，其研究結果如下：
　　（1）煤矸石混凝土抗壓強度與齡期呈對數(shù)函數(shù)關系，可以用對數(shù)函數(shù)公式進行擬合。水泥摻入比處于10~14%范圍時，煤矸石混凝土強度增長速度比較大。當水泥摻入比大于14%時，煤矸石混凝土強度的增長速度明顯放慢。煤矸石混凝土抗壓強度與水泥摻入比呈一元二次函數(shù)關系。延邊地區(qū)煤矸石混凝土強度隨著煤矸石取代率的增加而降低。考慮安全因素和經(jīng)濟

5、因素，認為C3是最好的配比組合，水泥：粉煤灰：水：砂子：碎石：自燃煤矸石=247.8:106.2:177:780:468.4:702.6。
　?。?）隨著煤矸石取代率增加，模型樁極限承載力逐漸降低。在相同豎向荷載下，模型樁沉降值增加幅度逐漸增加。破壞均發(fā)生在樁頂部至樁上部1/3處位置，煤矸石CFG樁與普通CFG樁破壞形態(tài)相近。在荷載—應變圖中可以看出，樁頂處分擔荷載較大，樁頂處應變測點的應變增長速度明顯快于其他測點。
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6、3）通過靜載試驗得出的12根煤矸石型CFG模型樁極限承載力，提出了煤矸石型CFG模型樁極限承載力參考計算公式：此公式省略。
　　（4）通過運用3種灰色理論預測模型對本文試驗中的煤矸石型CFG模型樁的單樁極限承載力進行預測，將預測值分析整理可以得到新迭代GM（1.1）模型對單樁極限承載力的預測精度要優(yōu)于全信息GM（1.1）模型及非等步GM（1.1）模型。隨著模型系統(tǒng)信息的更新，增加反映數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，有助于提升模型的預測精度。U

7、sher模型對煤矸石型CFG模型樁的單樁極限承載力的預測值與靜載荷試驗測得的實測值的相對誤差絕對值平均值為2.71%，根據(jù)對樁極限承載力的預測效果，Usher模型優(yōu)于灰色理論模型，具有較高的預測精度。
　?。?）通過利用ANSYS軟件程序對煤矸石型CFG模型樁與普通CFG模型樁有限元分析，得出其應力、應變及變形云圖，并對兩種樁進行比較分析。發(fā)現(xiàn)隨著煤矸石取代率增加，煤矸石型CFG模型樁極限承載力逐漸降低，變形與普通CFG模型樁相近