孟加拉达卡铁路水泥搅拌桩软基路堤三维稳定性研究

摘要

随着“一带一路”相关建设的开展，国内建设单位越来越多的承接国际项目。海外各国的地质情况各异，每个国家都有自身的特点。孟加拉达卡铁路沿线广泛发育深厚软土，而且软土中云母含量较高。该铁路软基设计采用深层水泥搅拌桩加固。由于原状土对水泥搅拌桩的强度影响很大，研究孟加拉软土中云母含量、目数对水泥土强度的影响规律对路基工程的安全有十分重要的的意义，因为水泥土的强度直接决定了水泥搅拌桩的强度，水泥搅拌桩的强度直接影响路堤的稳定性和沉降。路堤设计尤其是高路堤设计必须进行稳定性和沉降计算。然而，国内规范中对考虑桩的路堤稳定性计算只参考了英标BS8006法和复合抗剪强度法，计算结果与工程实际相差较大不能很好的指导设计、施工。并且，实际工程路堤的破坏形式都具有三维效应，因此开展水泥搅拌桩软基路堤三维稳定性研究十分必要。　　本文通过研究软土云母含量、目数对水泥土强度的影响和水泥搅拌桩设计参数对路堤稳定性的影响，提出便于工程计算、更符合软基路堤实际破坏形态的水泥搅拌桩软基路堤三维稳定性计算方法。　　(1)通过考虑云母影响的水泥土无侧限抗压强度试验，总结出云母含量、目数对水泥土强度的影响规律并拟合出公式：z=1.1569-2.6526x+0.0025y(x:云母含量；y:云母目数；z:无侧限抗压强度)为数值模拟水泥搅拌桩强度参数的选取提供依据。　　(2)以PLAXIS3D有限元软件为平台，综合分析水泥搅拌桩桩径、长度、桩间距对路堤稳定性的影响，同时得出路堤下不同位置水泥搅拌桩的破坏模式分区，可以分为受压破坏、受弯破坏、受拉破坏三类，分别发生在路堤中心下方、路堤坡面下方、坡脚附近。为本文提出的路堤三维稳定性计算方法提供依据。　　(3)以孟加拉达卡铁路的代表性横断面为算例，通过对比本文方法、BS8006法、复合抗剪强度法、数值计算的结果说明本文方法的实用性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 水泥搅拌桩加固软基研究现状

1.2.2 地基或边坡三维稳定性研究现状

1.3 研究目标及内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.4 研究方法和技术路线

第二章 水泥搅拌桩加固机理及其破坏模式

2.1 水泥土的加固机理

2.1.1 水泥的水化、水解作用

2.1.2 硬凝反应

2.1.3 离子交换和团粒化作用

2.1.4 碳酸化作用

2.1.5 结晶作用

2.1.6 改良原状土

2.1.7 填充作用

2.2 水泥土强度的影响因素

2.2.1 土质与强度

2.2.2 水泥掺入比与强度

2.2.3 龄期与强度

2.2.4 搅拌方法与强度

2.3 水泥搅拌桩的破坏模式

2.4 本章小结

第三章 孟加拉达卡铁路软土工程地质性质研究

3.1 工程背景

3.1.1 工程地质概况

3.1.2 软土特性

3.2 考虑云母影响的水泥土强度试验方案

3.2.1 3D打印模具制作

3.2.2 不同云母含量、目数的水泥土强度试验方案

3.3 水泥土强度试验结果

3.4 本章小结

第四章 水泥搅拌桩软基三维稳定性有限元分析

4.1 有限元分析方法

4.1.1 PLAXIS 3D介绍

4.1.2 有限元方程

4.1.3 计算模型及其参数

4.2 水泥搅拌桩桩长对路堤稳定性的影响

4.3 水泥搅拌桩桩径对路堤稳定性的影响

4.4 水泥搅拌桩桩间距对路堤稳定性的影响

4.5 水泥搅拌桩桩体破坏模式的研究

4.6 本章小结

第五章 基于传递系数法的三维稳定性计算方法

5.1 基于传递系数法的三维稳定性计算方法

5.1.1 理论分析

5.1.2 条块划分与计算步骤

5.2 规范计算方法

5.2.1 复合抗剪强度指标法

5.2.2 英标BS8006法

5.2.3 强度折减有限元法

5.3 四种计算方法的对比分析

5.3.1 工程算例

5.3.2 案例计算过程

5.3.3 结果分析

5.4 本章小结

结论与展望

一、本文主要结论

二、进一步工作展望

致谢

参考文献