高頻重載條件下加芯水泥土樁加固機(jī)理及變形特性研究

本課題首先進(jìn)行了9組PHC管樁與30組加芯水泥土樁的現(xiàn)場載荷試驗(yàn)，并量測了其中2組加芯水泥土樁芯樁應(yīng)力分布，分析了水泥土樁與芯樁的樁長、樁徑對承載力的影響，比較了其與PHC管樁側(cè)摩阻力的大小，并對施工前后土層性質(zhì)的變化進(jìn)行了評價(jià)。其次，進(jìn)行4組反映樁長、置換率等參數(shù)變化對加芯水泥土樁合型復(fù)合地基沉降變形影響的離心模型試驗(yàn)，通過量測路堤沉降、樁頂與土體的應(yīng)力以及超孔隙水壓力變化情況獲得其沉降變形與受力情況，分析了加芯水泥土樁復(fù)合地基沉降變形與樁土應(yīng)力分擔(dān)的變化規(guī)律。再次，根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗(yàn)結(jié)果建立二維軸對稱有限元模型，探討加芯水泥土樁的承載力與破壞模式的變化以及其在不同頻率荷載作用下的受力與變形特性；根據(jù)離心模型試驗(yàn)結(jié)果，選取典型模擬分析單元從三維角度開展加芯水泥土樁復(fù)合地沉降變形的研究及其規(guī)律性的分析。最后，根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗(yàn)與單樁有限元模擬結(jié)果，對加芯水泥土樁單樁承載力與沉降計(jì)算方法，加芯水泥土樁復(fù)合地基沉降計(jì)算方法以及芯樁、水泥土與土體三者之間應(yīng)力比的計(jì)算方法進(jìn)行了探討。研究成果對于加芯水泥土樁處理軟土地基的設(shè)計(jì)、施工和工后沉降的估算都具有重要的基礎(chǔ)理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 2100433B

本項(xiàng)目擬采用現(xiàn)場試驗(yàn)、離心模型試驗(yàn)、三維有限元數(shù)值模擬分析以及理論分析相結(jié)合的方法研究高頻重載條件下加芯水泥土樁處理高鐵路基的加固機(jī)理和變形特性。首先選取試驗(yàn)段，開展加芯水泥土樁處理高鐵路基的現(xiàn)場試驗(yàn)研究，通過埋設(shè)壓力盒、孔壓計(jì)、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)等測試元件以及光纖傳感技術(shù)研究混凝土芯樁、水泥攪拌樁和樁周土體三者在不同受力狀態(tài)下的受力特點(diǎn)和變形的變化規(guī)律及其應(yīng)力應(yīng)變間相關(guān)關(guān)系；其次利用離心模型試驗(yàn)研究高頻重載動(dòng)荷載下加芯水泥土樁復(fù)合地基的力學(xué)特性和沉降變形變化規(guī)律；然后采用三維數(shù)值模擬分析方法研究加芯水泥土樁復(fù)合地基在動(dòng)靜荷載下各主要參數(shù)變化對其力學(xué)特性和沉降變形影響及其變化規(guī)律；最后以現(xiàn)場試驗(yàn)、離心模型試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果為基礎(chǔ)，開展加芯水泥土樁復(fù)合地基在高頻重載下受力傳遞與沉降變形間本構(gòu)關(guān)系以及工后沉降的理論分析，得到加芯水泥土樁處理高鐵路基的加固機(jī)理和變形特性及其工后沉降控制措施。

本項(xiàng)目擬分別對加筋黃土試樣在自行改進(jìn)的大三軸剪切儀上進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行隨機(jī)地震荷載作用下加筋黃土動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究加筋黃土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及其強(qiáng)度特性，以獲得較合理的加筋層間距和加筋位置，建立加筋黃土的動(dòng)、靜本構(gòu)模型及其參數(shù)；通過黃土地基的動(dòng)、靜模型試驗(yàn)研究在靜力和地震動(dòng)力作用下加筋黃土地基中的應(yīng)力、應(yīng)變和破壞變形規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，利用彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等觀點(diǎn)分析加筋黃土在不同加筋方式下的加筋機(jī)理及其破壞特征。最后，把試驗(yàn)中獲得的加筋黃土動(dòng)、靜本構(gòu)模型和參數(shù)引入實(shí)際地基工程進(jìn)行動(dòng)力和靜力有限元分析，研究加筋和未加筋地基在靜力和地震作用下的應(yīng)力和變形規(guī)律，和模型試驗(yàn)相對比，對加筋黃土的本構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)證。本項(xiàng)目的研究成果將為加筋土技術(shù)在黃土地區(qū)的推廣使用將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)，能使加筋土技術(shù)能在地震區(qū)得到合理運(yùn)用，具有極其重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 2100433B

蘭曉玲所著的《夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基靜力與動(dòng)力特性研究》上篇介紹夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的靜力特性，下篇介紹夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的動(dòng)力特性。第一章復(fù)合地基理論：主要介紹復(fù)合地基的定義、分類、應(yīng)用、發(fā)展與研究動(dòng)態(tài)，復(fù)合地基的加固機(jī)理以及破壞模式。第二章夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基：主要介紹夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的發(fā)展概況和夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基性狀。第三章夯實(shí)水泥土強(qiáng)度與變形特性：主要介紹夯實(shí)水泥土抗剪強(qiáng)度的影響因素，夯實(shí)水泥土壓縮性的影響因素。第四章夯實(shí)水泥土微觀結(jié)構(gòu)研究：主要介紹夯實(shí)水泥土的固化機(jī)理分析，夯實(shí)水泥土微觀結(jié)構(gòu)研究。第五章夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的承載特性。第六章夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的變形沉降特性。第七章夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基的動(dòng)力特性研究概況。第八章縱向增強(qiáng)體復(fù)合土體動(dòng)力特性試驗(yàn)原理和分析方法。第九章試驗(yàn)研究情況及方案、方法介紹：主要介紹夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基動(dòng)力特性試驗(yàn)的基本情況。第十章夯實(shí)水泥土—土復(fù)合土體動(dòng)本構(gòu)關(guān)系的試驗(yàn)研究。第十一章夯實(shí)水泥土—土復(fù)合土體動(dòng)彈性模量的試驗(yàn)研究。