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原文传递侧向约束下土工格室+夯实水泥土楔形桩复合地基承载性状研究

论文题名：	侧向约束下土工格室+夯实水泥土楔形桩复合地基承载性状研究
关键词：	高速公路;复合地基;夯实水泥土楔形桩;土工格室;侧向约束;承载性状
摘要：	随着我国高速公路建设的迅猛发展，所遇到的各类软土地基问题日渐突出，各种地基处理技术不断涌现，其中，以复合地基技术的发展较为突出。基于夯实水泥土楔形桩复合地基、加筋垫层复合地基和侧向约束技术研究成果的总结与分析，本课题组提出了一种高速公路软基加固的新技术——侧向约束下土工格室+夯实水泥土楔形桩双向增强复合地基技术。本文采用室内土工试验、室内模型试验、FLAC3D数值模拟相结合的方法，较为系统地分析竖向荷载下，侧向约束结构+土工格室+夯实水泥土楔形桩复合地基的沉降特性、约束结构侧向位移规律、桩-土应力比的演化规律以及桩身轴力分布规律等工作特点，主要研究工作包括：　　首先，针对在软土地基上土工格室加筋垫层的加筋作用，采用室内模型试验和FLAC3D数值模拟相结合的方法，分析了在天然地基上纯垫层与加筋垫层的工作特性。结果表明：碎石垫层对竖向荷载的调节能力好于粗砂垫层，在碎石垫层中铺设土工格室可有效地改善垫层力学性能，增强垫层的整体性，使得垫层成为具有较大刚度的板状结构，可将上部荷载较好地均化到地基土表面，从而避免软土地基局部出现应力集中的现象。　　其次，基于相似理论，设计了6组侧向约束条件下双向增强体复合地基模型，并分别进行了复合地基载荷试验，对比分析了侧向约束、土工格室加筋垫层、楔角等因素对夯实水泥土桩复合地基承载特性的影响。结果表明：1）夯实水泥土桩复合地基中桩–土荷载分担的规律与其它桩体复合地基具有一定的相似性，即复合地基中的中心桩、边中桩、角桩的沉降存在较为明显的差异，中心桩的沉降最大、边中桩次之、角桩的沉降最小；2）侧向约束结构对加固区中的软土存在挟持与遮拦作用，能有效地减小复合地基的沉降，增强了复合地基中的桩–土相互作用；3）土工格室+夯实水泥土桩复合地基能有效提高地基承载力，减小不均匀沉降；4）在相同荷载作用下，夯实水泥土楔形桩复合地基的沉降明显小于夯实水泥土圆柱形桩复合地基的沉降。　　最后，基于大比例模型试验结果，采用FLAC3D软件进行了三维数值分析，较为全面地探讨了垫层参数、侧向约束条件、楔角、桩间距等几个重要参数对夯实水泥土桩复合地基承载特性的影响规律。结果表明：1）复合地基的承载特性与桩间距、格室加筋垫层、楔角及侧向约束结构有关，其中，桩间距对复合地基的影响程度最大；2）在小楔角范围内（楔角约为0.7°~1.7°），夯实水泥土楔形桩复合地基承载力提高幅度随楔角的增大而增加；3）当桩间距小于4DZ（DZ为楔形桩的平均直径）时，夯实水泥土楔形桩和约束桩对桩间土的挟持与遮拦作用较强，桩-土应力比随着桩间距的增大而减小，且最终趋于某一定值。侧向约束条件下，土工格室+夯实水泥土楔形桩复合地基的最佳桩间距取值为2~3DZ。
作者：	王亚涛
专业：	结构工程
导师：	何杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南工业大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文