高速铁路客运专线天然地基及CFG桩加固地基沉降特性研究

摘要

中等压缩土在中国各地区分布极为广泛，其中海南省地基中的全风化花岗岩就是其中一种中等压缩土。本文结合海南东环客运专线的建设，对天然地基和CFG桩加固地基断面沉降计算中遇到的一系列的问题进行了研究。主要有以下几点：
　　 (1)本文对计算路堤底面应力和地基中附加应力的一种新的理论方法—弹性土堤法—进行了详细的叙述并结合文献资料整理出了不同路堤高宽比下，基底竖向应力和路堤中心下地基附加应力计算表格。
　　 (2)本文针对路堤底面中心处竖向应力进行了详细的讨论。通过不同计算方法的对比表明：设计中常用的比例荷载法(γH)计算路堤基底应力存在基底中间应力偏大，两侧应力偏小的现象。使用弹性土堤法计算的基底中心应力与试验实测非常接近。笔者结合弹性土堤法和试验所得大量数据提出了基底中心应力的修正公式。并通过对比表明该公式值得信赖。笔者又进一步推荐了更为合理且比较方便的基底应力分布形式的计算方法并将该分布推广到CFG桩复合地基基底应力的计算。
　　 (3)对于天然地基附加应力的计算，本文归纳出一个计算路堤中心下地基附加应力的计算公式。使用此公式与布氏解、FLAC计算和离心机试验结果进行了比较。结果表明使用该公式计算结果与实测值相当接近，且衰减趋势与试验结果相符。
　　 (4)对于CFG桩下卧层应力计算方法，本文对L/3法计算方法、步骤进行了较详细的叙述。
　　 (5)对于全风化花岗岩，使用平板载荷试验可以得到可靠地变形模量。但标贯、旁压和静探试验相比较而言，标贯试验可以得到较一致的试验结果；旁压试验得出的模量往往偏大；静探试验受地基土性质的影响较大数据不稳定且往往无法进行到较深的位置。
　　 (6)通过引用日本对花岗岩风化土的试验数据和经验公式，比较了海东现场试验数据与该经验公式的相关性。结果表明由静载试验和标贯试验得出的试验结果与该公式的相关性较好。但需要注意对于标贯击数大于50击的情况的考虑，通过文献数据可知大于50击的试验点都被修正为50击，而在本次试验中在较深的个别位置处换算后的标贯击数竟上百，出现这种情况就需要考虑是否是地基的局部因素导致了这种情况。故在本文模量换算中，将大于50击的取为50。
　　 (7)本文对室内试验得出的压缩模量和现场标贯试验得出的变形模量进行了对比，结果表明室内试验得出的模量值远远小于现场试验得出的模量值。沉降量计算中，通过不同计算方法的对比发现使用固结试验得出的压缩模量是使用标贯试验得出的变形模量计算结果的3倍。
　　 (8)对于天然地基沉降量计算，本文对设计计算中经常使用的分层总和法进行了合理的修正。本文还使用弹性土堤法对沉降量进行了计算，结果与FLAC数值计算结果非常接近。两种方法的计算将结果比本文推荐的天然地基沉降计算方法小20％左右。
　　 (9)对于CFG桩复合地基沉降计算的方法，本文推荐使用L/3法，并且对L/3法基底应力所使用的均布荷载进行一定的修正，乘以1.14的修正系数。这样虽然计算结果比现阶段实测数据大17％左右，但修正系数建立在一定的实测资料基础上。虽然对整个均布荷载修正会导致路基两侧的应力偏大，但对沉降影响很大的路堤中心应力得到了合理的修正。
　　 (10)对于沉降与时间关系的计算本文介绍了Asaoka法，这种方法基于沉降观测的后期数据，可通过作图法简便的计算出最终沉降及时间。本文使用这种方法和双曲线法对天然地基断面和CFG桩复合地基断面的计算结果进行了比较，结果表明两种预测方法结果相近。实际计算中，Asaoka法仅需使用最小二乘法就可计算出结果，计算方法更加简便。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1前言

1.2国内外研究现状

1.3研究的内容及意义

第2章 室外试验工况及室内试验简介

2.1现场工况介绍

2.1.1地形地貌

2.1.2地层岩性

2.1.3水文地质特征

2.1.4不良地质及特殊岩土

2.1.5地震动参数

2.1.6段内工程地质条件评价

2.1.7环境地质问题

2.1.8工程措施意见及物理力学参数

2.2现场原位试验介绍

2.2.1标准贯入试验

2.2.2旁压试验

2.2.3平板载荷试验

2.2.4静力触探试验

2.3现场观测试验介绍

2.3.1试验仪器

2.3.2试验断面介绍及仪器埋设

2.4室内离心机试验介绍

2.5室内固结试验介绍

第3章 路基底面应力及地基附加应力分析

3.1弹性土堤法

3.1.1基本理论简介

3.1.2弹性土堤法与其他计算方法对比

3.1.3弹性土堤实用计算方法

3.2试验实测基底应力及分析

3.2.1天然地基现场观测试验数据

3.2.2离心机试验数据

3.2.3天然地基基底应力分析

3.2.4CFG桩加固地基基底应力分析

3.3附加应力分析

3.3.1天然地基附加应力计算方法

3.3.2CFG桩复合地基附加应力计算方法(L／3法)

3.4小结

第4章 室内外试验地基土模量分析

4.1标准贯入试验结果

4.1.1数据处理

4.1.2土的变形参数

4.2旁压试验

4.3平板载荷试验

4.3.1资料整理

4.3.2地基土的变形模量

4.4静力触探试验

4.4.1资料整理

4.4.2地基变形模量和压缩模量

4.5室内固结试验

4.6各试验模量讨论

4.7小结

第5章 地基沉降及与时间的关系

5.1现场试验结果

5.1.1天然地基断面

5.1.2CFG桩加固地基断面

5.2地基沉降计算

5.2.1天然地基沉降计算

5.2.2 CFG桩加固地基沉降计算

5.3沉降与时间的关系

5.3.1 Asaoka法(浅冈法)

5.3.2天然地基断面和CFG桩断面沉降预测

5.3.3DK79+399.6断面前期数据补充

5.4小结

结论及展望

1.结论

2.展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果