直接加固软弱下卧土层的地基沉降及桩体工作性状分析

摘要

直接加固法通过高压喷射注浆工艺在软弱下卧土层中直接成桩，形成了由上部土体、桩体、桩间软弱土体及下部土体组成的承载系统(直接加固地基)。与常用的加固软弱下卧土层的方法相比，直接加固法既不扰动上部土层，又能充分利用上部的良好土层，除此之外其施工周期短、成本低、施工环境好且便于操作。为了了解直接加固法对地基沉降及桩体工作性状的影响，本文运用模型试验、数值模拟及理论分析相结合的方法对其做了如下研究：
　　(1)运用长沙大学室外试验槽，对直接加固地基展开了模型试验研究。直接加固法处理后，地基沉降有了大幅度降低，软弱下卧土层的压缩量明显减小。角桩、边桩、中心桩所承担的荷载随外荷载的增加基本呈线性增长,且表现为角桩>边桩>中心桩。桩体在正常工作情况下，桩侧会受到摩阻力的作用，不同位置桩体所受摩阻力的情况也不同。直接加固地基的桩-土应力比随荷载的加大逐渐减小，最后趋于一定值。
　　(2)运用有限元分析法，在ABAQUS中建立了多组直接加固地基模型，研究了不同因素的变化对地基沉降及桩体工作性状的影响。相同荷载作用下，柔性基础下地基的沉降大于刚性基础下地基沉降；地基沉降随着上部土层厚度、土体模量的增加而减小，但土体模量增大到一定程度后其变化对沉降的影响变得很小；沉降随置换率的增大而减小。各级荷载作用下，桩体上刺入量小于下刺入量。桩-土应力比受上部土层厚度的影响很小，但当上部土体模量增大时，桩-土应力比也增大；桩-土应力比随桩体直径的增加表现为急剧减小，然后趋于稳定。桩身应力随着荷载的增加而增加，且同等荷载下桩身应力始终是中心桩最大，边桩次之，角桩最小；各桩的桩身应力随桩体直径的增加均减小。相同荷载下，边桩的侧摩阻力最大，其后是中心桩，最小的是角桩。随荷载、桩体直径的增加，各桩中性点位置呈上升趋势，且有边桩中性点位置最深，其次是角桩，中心桩的中性点位置最浅。
　　(3)基于直接加固地基的Winkler弹性计算模型，提出了计算地基沉降的Winkler弹性法；在考虑桩?土相互作用的基础上，提出了计算直接加固地基沉降的复合模量法。结合模型试验，验证了两种方法的可靠性。

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第1章 绪 论

1. 1 概述

1. 2 论文课题的提出、目的和意义

1. 3 软土地基处理研究现状

1. 4 目前存在的主要问题

1. 5 本文研究的主要内容及技术路线

第2章 直接加固软弱下卧土层地基的模型试验研究

2. 1 引言

2. 2 试验目的及试验方案

2. 3 试验概况

2. 4 试验结果及分析

2. 5 试验结果误差分析

2. 6 本章小结

第3章 直接加固软弱下卧土层地基的有限元分析

3. 1 引言

3. 2 数值模型的建立

3. 3 数值计算的结果及分析

3. 4 本章小结

第4章 直接加固软弱下卧土层的地基沉降计算方法研究

4. 1 引言

4.2 Winkler弹性计算法

4. 3 复合模量法

4. 4 计算实例

4. 5 本章小结

第5章 结论与展望

5. 1 本文结论

5. 2 研究展望

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士期间的主要学术成果

附录B：参加的科研项目及研究生期间获奖情况