水泥搅拌桩加固饱和黄土地承载特性研究基

摘要

饱和黄土含水率高、压缩性大、承载力低，其天然地基无法满足工程要求，需进行地基处理，常把饱和黄土地基看做软弱地基对待。水泥土搅拌桩是常用来处理软弱地基的一种方法，目前在加固饱和黄土地基铁路路基方面，用水泥土搅拌桩法还较少，缺乏地区经验积累。本文通过现场试验，研究路堤下水泥土搅拌桩复合地基的承载特性，为兰州地区水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基积累地区经验。用FLAC3D软件建立单桩复合地基和群桩复合地基模型，研究水泥土搅拌桩复合地基的承载特性。得出以下主要成果：
　　(1)在路堤荷载作用下，二灰掺量相同的水泥土搅拌桩复合地基，随着路堤填筑高度及时间的增加，桩体和桩间土分担的荷载都增大，但是桩体分担的荷载要比桩间土分担的荷载大。二灰掺量12％时，整个试验期间，桩体所分担的荷载最大值为194.3kPa，桩间土承担最大荷载为100.6kPa。
　　(2)由于不同二灰掺量下水泥土桩体强度不同，水泥土搅拌桩复合地基中不同二灰掺量的桩体分担的应力不同，二灰掺量20%的桩体分担的应力最大，二灰掺量16%次之，二灰掺量12%最小。二灰掺量20%的桩体分担的应力最大值是二灰掺量12%的1.32倍。
　　(3)相同的二灰掺量，路堤下水泥土搅拌桩复合地基中桩土应力比的值随着路堤填筑时间的增加而增大。在路堤填筑期间，桩体承担了大部分路堤土体压力，桩土应力比迅速增大。在路堤固结沉降阶段，桩土应力比缓慢增加，最终趋于稳定值。在整个试验期间，二灰掺量16%的水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比的值由1.2逐渐增加到4.5。
　　(4)不同二灰掺量下，水泥土搅拌桩复合地基中桩土应力比的值都随着路堤填筑时间的增加而增大。随着二灰掺入量的增加，水泥土搅拌桩的模量增大，桩体能够承受的上部荷载增加，桩间土承受的上部荷载逐渐减小，桩土应力比逐渐增大。二灰掺量16%时桩土应力比的最大值为4.52，是二灰掺量为12%的2.34倍。
　　(5)桩体应力集中系数μp的值随着荷载的增加而逐渐增大，随着荷载的增大，桩体应力集中系数的变化经历了似线性阶段、塑性变化段、以及稳定变化段。桩间土应力减小系数的值随荷载的变化规律与之相反。
　　(6)用FLAC3D软件建立群桩复合地基模型进行数值分析，发现随着上部荷载的增加，桩体应力增大，沉降量也增大。不同位置处桩体的变化规律不同，中桩应力最大，沉降量也最大；边桩应力次之，沉降量也次之；角桩应力最小，沉降量也最小。中桩、边桩、角桩桩土应力比随上部荷载的变化规律也是不同的。

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1 绪论

1.1 论文研究的背景及意义

1.2 饱和黄土及其研究概述

1.3 复合地基的概念及分类

1.4 水泥土搅拌桩加固饱和黄土地基的国内外研究现状

1.5本文主要研究内容和研究方法

2 水泥土搅拌桩加固软土地基作用机理

2.1 水泥土搅拌桩的物理力学特性

2.2 水泥土搅拌桩的承载机理

2.3 路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基的组成及荷载传递机理

2.4 复合地基桩土应力比的计算

2.5 本章小结

3饱和黄土地基原位地基试验

3.1场地区段工程地质条件

3.2 原位地基土的物理指标

3.3 原位地基土的载荷试验

3.4 本章小结

4 水泥搅拌饱和黄土地基承载特性研究

4.1 试验方法

4.2 桩、桩间土及复合地基荷载分配规律研究

4.3 路堤荷载作用下复合地基桩土应力比

4.4 本章小结

5 数值模拟分析单桩复合地基和群桩复合地基的承载特性

5.1 前言

5.2 单桩复合地基载荷试验数值模拟

5.3 水泥土搅拌桩群桩复合地基

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果