复合桩基在采空区建构筑物基础中的应用研究

摘要

目前，采空区建（构）筑物地基基础通常采用筏板基础和整体柔性复合地基，但仍存在许多问题。为了解决整体柔性复合地基承载力低、抗剪能力弱、成本高等问题，本文提出将复合桩基技术应用到采空区地基基础中，应用数值模拟方法，研究复合桩基在残余变形影响下的承载特性，以判断复合桩基在采空区地基基础应用的可行性，并进行采空区复合桩基影响因素研究，最后结合工程实例进行复合桩基优化设计。研究成果如下：
　　（1）与正常情况相比，采空区正负曲率变形（半径为±10000m）对复合桩基承载性能和桩土应力比的影响较小，对桩侧摩阻力的发挥和角桩受力状态的影响较大。
　　（2）曲率半径为±10000m时，与常规桩基（3d桩距）和复合桩基（7d桩距）相比，复合桩基（6d桩距）在承载能力、桩身轴力、桩侧摩阻力以及桩土应力比方面呈现出优势，即复合桩基（6d桩距）在采空区地基基础中具有一定的适用性。
　　（3）曲率半径为-10000m时，土体弹性模量、桩长、桩径三个因素对复合桩基沉降及差异沉降、桩侧摩阻力的影响规律与正常情况基本一致，对桩体、土体的应力分布以及桩土应力比的影响规律与正常情况存在差别。
　　（4）负曲率变形作用下，土体弹性模量对基础沉降及差异沉降影响较大，同时发现片面增大土体弹性模量，并不能显著提高土体承载能力。
　　（5）负曲率变形作用下，复合桩基设计中存在最佳桩长和桩径范围，考虑经济性，桩长在8~10m、桩径在0.6~0.8m时，桩侧摩阻力发挥充分，桩体、土体荷载分担均匀，复合桩基承载性能较好。实际工程桩基设计时需结合地质情况等综合确定。

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变量注释表

1 绪论

1.1问题的提出（Propose Question）

1.2研究目的和意义（Research Objective and Significance）

1.3国内外研究现状（Current Research Situation）

1.4研究内容方法和技术路线（Research Contents Technique Roads and Research Approach）

2 复合桩基及有限元法基本理论

2.1复合桩基（Composite Piled Foundation）

2.2有限单元法（The Finite Element Method）

2.3ABAQUS6.12程序（The Program of ABAQUS6.12）

2.4 本章小结（Summary）

3 采空区复合桩基数值模拟分析

3.1有限元计算模型（The Finite Element Calculation Model）

3.2计算结果分析（Analysis of Calculation Results）

3.3 本章小结（Summary）

4 采空区复合桩基影响因素研究

4.1土体弹性模量对复合桩基影响分析（Analysis of the Influence of Elastic Modulus of Soil in Composite Piled Foundation）

4.2桩长对复合桩基影响分析（Analysis of the Influence of Pile Lengthin Composite Piled Foundation）

4.3桩径对复合桩基影响分析（Analysis of the Influence of Pile Diameter in Composite Piled Foundation）

4.4 本章小结（Summary）

5 工程应用

5.1工程概况（Engineering Situation）

5.2工程地质概况（Engineering Geology）

5.3 地基加固设计（Foundation Reinforcement Scheme）

5.4 本章小结（Summary）

6 主要结论与建议

6.1 主要结论（Conclusions）

6.2 建议（Suggestions）

参考文献

作者简历

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