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原文传递组合型复合地基加固机理及应用研究

论文题名：	组合型复合地基加固机理及应用研究
关键词：	高速公路;复合地基;加固机理;长板-短桩工法;三维有限元
摘要：	随着我国高速公路的快速发展，有相当数量的高速公路建设要在厚度大、压缩性高、强度低、渗透系数低的软土地基上进行，因此高速公路建设面临着更多的挑战。高速公路的地基处理方法有许多种，目前常用的软基处理方法主要为排水固结法(Drainage Consolidation)和水泥土搅拌法(Mixing method)。两种方法各有其优点，但也都有不可克服的缺点。排水固结法在上部荷载作用下能够加快地基土固结和沉降的速率，而且成本较低；但是其加载速率慢，且需要较长的预压期，施工工期没有保证。水泥土搅拌法能够增加路基稳定性，减小沉降，但是造价相对较高，且处理深度有限；在深厚软土地基中如果水泥土搅拌桩不能打穿软土层，则复合地基在预压期内很难完成预期变形量，处理效果不能令人满意。为了解决以上问题，本文系统研究了将排水固结法与水泥土搅拌法联合使用进行软基处理的方案，即形成了一种新型软土地基处理技术-长板-短桩工法(D-M工法)。该工法将长度较短的水泥土搅拌桩与长度较长的塑料排水板联合使用，既增加了浅层地基的承载力，减小了沉降量，还增加了浅部地基的稳定性，为加快施工速率提供了可能；同时，由于短桩的存在，桩体荷载传递效果明显，桩端土层附加应力增加，超孔隙水压力增加。塑料排水板为地基土体中超孔隙水压力的消散提供了排水通道，缩短了排水距离，尤其有利于加快深部土体的排水固结，从而减小了工后沉降量。　　本文针通过离心模型试验和三维数值模拟，对长板-短桩工法加固机理进行了系统的研究，全文主要内容如下：　　 (1)首先对排水固结法和水泥土搅拌法的研究现状进行了概述，并对两种地基处理方法的优缺点进行了评述，提出了利用长板-短桩工法处理高速公路下深厚软基的建议，并对长板-短桩工法的设计思路与施工方法进行了介绍。　　 (2)对离心模型试验的研究现状、试验原理及试验中的误差进行了阐述，对本次试验所用的TLJ-150型离心机进行了系统介绍。　　 (3)通过离心模型试验对长板-短桩工法复合地基进行了系统研究。根据试验方案的不同，研究了不同工况下复合地基的变形、变化规律，研究内容包括了地表沉降、不均匀沉降、工后沉降、侧向位移、桩土应力比等对高速公路工程起控制性作用的指标，并分析了桩长、桩间距等因素对这些指标的影响，得到了一系列有意义的结论。　　 (4)在离心模型试验的基础上，对长板-短桩工法进行了三维有限元计算与分析。根据桩长、桩间距等参数的变化，建立了不同工况下的有限元模型，并模拟离心模型试验中的分级加载方式，对模型地基进行了固结分析。计算结果表明，三维有限元分析能够比较好的模拟长板-短桩工法复合地基的工作性状，其计算结果与离心模型试验结果吻合，起到了互相印证的作用。　　 (5)对比离心模型试验与数值模拟结果的异同点，对长板-短桩工法的加固机理做进一步探讨，并对复合地基中附加应力的计算及超孔隙水压力的消散规律进行了探讨。　　 (6)对长板-短桩工法的设计理论及设计步骤进行了探讨，并给出了长板-短桩工法详细的设计思路。
作者：	苌红涛
专业：	地质工程
导师：	叶观宝
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文