水泥土挤密桩在高速铁路路基中的应用

摘要

随着我国对西部地区开发力度的加强，湿陷性黄土地区工程建设速度近年来有了很大的提高。因此对湿陷性黄土的土性及其处理方法的研究不仅在理论上具有一定意义，而且具有重要的工程实践意义。 在本文第一章，主要介绍了水泥土挤密桩在国内发展的一些情况。 在本文第二章，结合工程中的具体实例，主要介绍了水泥土挤密桩的作用原理以及施工工艺，本章结束之时，着重分析现实中水泥土挤密桩的特点和实际中存在的问题。 在本文第三章，在水泥土挤密桩复合地基中，水泥土挤密桩起着竖向增强体的作用，它的强度直接决定着复合地基的承载力，因此研究水泥土的物理力学性质是有必要的。同样夯击能量的大小也会对水泥土挤密桩的强度有一定的影响。首先通过对水泥土和水泥砂土在不同水泥掺入比、不同龄期下的无侧限抗压强度试验，对无侧限抗压强度、模量以及应力-应变规律进行了研究，分析了水泥掺入比、龄期、土性对水泥土性能的影响。并且对水泥砂土在浸水和不浸水情况下的力学性能进行了研究。上述试验为工程实践提供了试验依据。 在本文第四章，主要论述了复合地基有限元分析的基本理论及一些计算问题，着重讨论土体单元类型、桩体单元类型及土体、桩体的本构模型的建立，以及当采用非线本构模型模拟土体时，明确土体非线性分析中需要注意的问题和有限元解题步骤等内容，再者主要论述了在ANSYS中所建立的桩基及复合桩基的三维有限元模型、单元选取、网格划分等问题以及在ANSYS中的计算结果，并与两个实际工程中的水泥挤密桩实测数据进行了对比分析，认为所选取的模型及参数是合理的，并为进一步的分析提供了基础。最后主要分析了复合地基、双层地基以及天然地基下卧层的应力和沉降随加固区模量、下卧层模量不同的变化情况，说明复合地基下卧层沉降计算不能采用基于双层地基模型的各种计算方法，将其应用于工程中是偏于不安全的。 结合水泥土挤密桩在郑西客运专线灵宝段的湿陷性黄土处理地基的应用实例，依据水泥土挤密桩的作用原理，进行现场施工试验和现场质量监控。并利用大型有限元软件ANSYS对竖向荷载下水泥土单桩与土的相互作用进行了计算分析，结果表明，计算分析基本与实际测量吻合，说明水泥土挤密桩对处理湿陷性黄土是十分有效的。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

第二章水泥土挤密桩理论概述

2.1水泥土挤密桩的概述

2.2水泥土挤密桩的作用原理

2.3水泥土挤密桩的施工工艺

2.3.1成孔

2.3.2水泥土的制备

2.4水泥土挤密桩法的特点和在实际中存在的问题

2.4.1水泥土挤密桩的特点

2.4.2水泥土挤密桩法使用中的缺陷

2.4.3水泥土挤密桩施工中注意的问题

本章附录

第三章水泥土挤密桩的强度影响因素研究

3.1水泥土的物理性质

3.2水泥土的力学性质

3.3水泥土挤密桩夯击能量的确定

3.3.1场地地层条件

3.3.2试验方法

3.3.3试验结果

3.4小结

第四章水泥土挤密桩桩周挤密效果有限元分析

4.1工程概况

4.1.1工程地质概况

4.1.2工程材质要求

4.2施工工艺流程及技术要求

4.2.1水泥土挤密桩施工前准备

4.2.2选用的施工机具

4.2.3夯扩机具

4.2.4施工参数

4.2.5水泥土挤密桩的施工工艺

4.2.6施工工艺流程图

4.2.7施工工程中存在的问题及设计变更

4.2.8补桩处理

4.3水泥土挤密桩质量控制及检验

4.3.1承载力控制

4.3.2复合地基质量施工控制

4.3.3桩间土质量施工控制

4.4场地土室内试验结果

4.4.1湿陷性黄土计算

4.4.2室内含水量检验

4.4.3单桩承载力计算

4.5水泥土挤密桩周土ANSYS有限元分析

4.5.1有限元ANSYS软件简介

4.5.2水泥土挤密桩计算假定

4.5.3 ANSYS计算模型边界的确定

4.5.4水泥土挤密桩单元类型的选择

4.5.5水泥土挤密桩材料类型的确定

4.5.6水泥土挤密桩模型的建立及划分

4.5.7 ANSYS计算过程和结果分析

4.5.8本节结语

4.6群桩复合地基模拟结果分析

4.6.1前言

4.6.2下卧层应力比较分析

4.6.3下卧层沉降比较分析

4.6.4本节结论

第五章结论及展望

5.1结论

5.2几点体会

5.3展望

附录

参考文献