深厚软土地基桩筏基础承载特性模型试验研究
发布时间：2021-03-20 17:59
桩筏基础是软土地基中常见的基础形式,其可以有效提高基础的承载能力和降低基础的差异沉降,并且能够大幅改善软土地基承载能力不足的缺点。国内外对于桩筏基础已有大量研究,但针对内陆深厚软土地区中桩筏基础的承载特性研究还有待完善,同时针对桩筏基础不同筏板厚度及布桩形式下的工作特性也需进一步研究。本文在前人已有的研究下,通过物理模型试验和ABAQUS数值模拟研究相结合的方法,研究了不同工况下内陆深厚软土地基桩筏基础的承载变形特征,得到了一些具有实际价值的研究成果,能对实际工程设计提供参考,主要的研究内容和结论如下:（1）进行几何相似比为1:10的物理模型试验研究,在试验中对基础的沉降、土压力、筏板内力及桩顶反力等数据进行了采集。试验结果表明:（1）桩筏基础的沉降分为三个阶段:线性阶段、非线性阶段和破坏阶段;（2）加大筏板厚度对于筏板相对刚度具有较大影响,筏板相对刚度处于刚性状态时加大筏板厚度能有效降低总体沉降并减少差异沉降,内强外弱布桩形式会增加总体沉降但是会减小差异沉降,外强内弱布桩形式会略微降低总体沉降但是会增大差异沉降;（3）加大筏板厚度后,筏板和板下土体更多地承担了荷载;（4）板下地基反力...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
筏板模型
深厚软土地基桩筏基础承载特性模型试验研究102.1.2模型基本参数在参考国内外相关模型试验设备的基础上，模型桩和筏板分别选用有机玻璃棒和有机玻璃板进行制作[17]，桩筏基础的外形尺寸为50cm×50cm，筏板厚度根据工况不同分别为2cm、3cm及4cm，桩径为2cm，桩间距为6d即12cm，桩长根据工况不同分为长桩和短桩两种：长桩的桩长为60cm，短桩的桩长为40cm。在筏板底部的相应位置开1cm深的圆孔，用环氧树脂胶形成桩头与筏板的固定连结，黏结以后放置24小时以确保桩头与筏板的稳定连接。为了使模型基础与土接触面有一定的粗糙程度，在筏板的下表面及桩的表面用环氧树脂胶黏一层很薄的细砂。用于模拟桩筏基础的有机玻璃板和有机玻璃棒如图2.1和图2.2所示。图2.1筏板模型图2.2基桩模型Fig2.1RaftmodelFig2.2Pilefoundationmodel2.1.3试验装置及工况布置模型试验场地位于西华大学岩土试验中心，在露天自制的一基坑中进行，基坑内壁尺寸为1.5m×1.5m×1.5m，在试验前使用土工布和防水密封膜进行铺设并在连接处使用密封胶密封处理，目的在于减小内壁的摩阻力以及减小边界对土体变形的影响。如图2.3所示。
西华大学硕士学位论文11图2.3试验基坑Fig2.3Pilefoundationmodel试验用模型土取自成都市郫都区某地的淤泥质黏土。土体整体呈现为灰色，为含水率大、有机质含量高的典型沼泽相沉淀软土。在试验进行之前，先进行持力层的填筑，将捣碎过后的黄黏土中掺入事先调配合适的外掺剂，在搅拌均匀后倒入试验基坑内并用夯锤进行夯实铺平工作，在填筑完毕后用密封膜铺在表面以使持力层自行固结，之后对土体表面进行拉毛处理以形成一个独立的土层。在持力层填筑完毕后进行软土层的填筑，为尽量保证土体的性质不改变，软土从取土地用汽车取回后在经过5mm筛网过滤后直接进行回填，分层填筑到设计深度时埋设相应的测试装置，在填筑完成后静置一段时间让土体稳定，在试验土体回填完毕后对土体进行真空预压处理以降低含水率，如图2.4所示。在处理过后取试验土体进行土工试验，测定试验用土体常规物理参数，测定过后的具体物理参数见表2.2.。在桩筏基础模型制作中，首先对于基础位置进行测量放线确定位置，再按照设计尺寸挖出桩孔并放置桩筏基础模型。由于本次模型试验中筏板尺寸较小，基坑四周离桩体的最小距离也大于筏板的边长，并且基坑底部离桩底距离也有一倍桩长以上，所以可忽略基坑边界对试验结果的影响。表2.2地基土参数Tab2.2Parametersoffoundationsoil土层名称层高h/（cm）容重γ/(kN·m3)含水率w/（%）黏聚力c/（kPa）内摩擦角φ/（°）软土层12020.234.515.118.8持力层1022.62.3140.336.7
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂环境中大规模桩筏基础的优化设计方法研究[J]. 谢芸菲,迟世春,周雄雄. 岩土力学. 2019(S1)
[2]黄土挖填方场地中桩筏基础受力变形状态研究[J]. 段旭,董琪,门玉明,叶万军,李秉书. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]BIM技术在超高层住宅穿插流水施工中的应用[J]. 冯为民,胡靖轩. 施工技术. 2016(06)
[4]BIM与机器人全站仪在场地地下管线施工中的综合应用[J]. 张亮. 施工技术. 2016(06)
[5]桩筏基础承载过程的安全度分析[J]. 蒋刚,江宝,李雄威,王彬彬,王旭东. 土木工程学报. 2015(S2)
[6]运用BIM技术实现流水施工组织与模拟的探索[J]. 周建亮,李亚迪,侯宇. 施工技术. 2014(S2)
[7]预加固高填方边坡滑动破坏的离心模型试验研究[J]. 李天斌,田晓丽,韩文喜,任洋,何勇,魏永幸. 岩土力学. 2013(11)
[8]建筑信息模型（BIM）在复杂地形项目中的前期应用初探——以大连专用车产业科技创新基地项目为例[J]. 张磊. 建筑技艺. 2013(01)
[9]BIM技术在工程中的综合应用[J]. 任锦龙,毛路,荣慕宁. 建筑技术. 2012(11)
[10]桩筏基础–土动力相互作用的离心机模型试验研究[J]. 马亢,裴建良. 岩石力学与工程学报. 2011(07)
博士论文
[1]基于BIM的建筑工程设计优化关键技术及应用研究[D]. 赵钦.西安建筑科技大学 2013
[2]膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D]. 孙文静.上海大学 2009
硕士论文
[1]高层建筑框架剪力墙结构—桩筏基础—地基共同作用有限元分析[D]. 李锦龙.兰州交通大学 2012
[2]竖向及水平荷载作用下不同构造形式桩筏基础有限元分析[D]. 王丽.天津大学 2006
[3]上部结构—筏板基础—地基共同作用有限元分析[D]. 武莹.长安大学 2004
[4]桩—土—承台非线性共同作用模型试验与数值分析[D]. 何立明.南京工业大学 2004
本文编号：3091420
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
筏板模型
深厚软土地基桩筏基础承载特性模型试验研究102.1.2模型基本参数在参考国内外相关模型试验设备的基础上，模型桩和筏板分别选用有机玻璃棒和有机玻璃板进行制作[17]，桩筏基础的外形尺寸为50cm×50cm，筏板厚度根据工况不同分别为2cm、3cm及4cm，桩径为2cm，桩间距为6d即12cm，桩长根据工况不同分为长桩和短桩两种：长桩的桩长为60cm，短桩的桩长为40cm。在筏板底部的相应位置开1cm深的圆孔，用环氧树脂胶形成桩头与筏板的固定连结，黏结以后放置24小时以确保桩头与筏板的稳定连接。为了使模型基础与土接触面有一定的粗糙程度，在筏板的下表面及桩的表面用环氧树脂胶黏一层很薄的细砂。用于模拟桩筏基础的有机玻璃板和有机玻璃棒如图2.1和图2.2所示。图2.1筏板模型图2.2基桩模型Fig2.1RaftmodelFig2.2Pilefoundationmodel2.1.3试验装置及工况布置模型试验场地位于西华大学岩土试验中心，在露天自制的一基坑中进行，基坑内壁尺寸为1.5m×1.5m×1.5m，在试验前使用土工布和防水密封膜进行铺设并在连接处使用密封胶密封处理，目的在于减小内壁的摩阻力以及减小边界对土体变形的影响。如图2.3所示。
西华大学硕士学位论文11图2.3试验基坑Fig2.3Pilefoundationmodel试验用模型土取自成都市郫都区某地的淤泥质黏土。土体整体呈现为灰色，为含水率大、有机质含量高的典型沼泽相沉淀软土。在试验进行之前，先进行持力层的填筑，将捣碎过后的黄黏土中掺入事先调配合适的外掺剂，在搅拌均匀后倒入试验基坑内并用夯锤进行夯实铺平工作，在填筑完毕后用密封膜铺在表面以使持力层自行固结，之后对土体表面进行拉毛处理以形成一个独立的土层。在持力层填筑完毕后进行软土层的填筑，为尽量保证土体的性质不改变，软土从取土地用汽车取回后在经过5mm筛网过滤后直接进行回填，分层填筑到设计深度时埋设相应的测试装置，在填筑完成后静置一段时间让土体稳定，在试验土体回填完毕后对土体进行真空预压处理以降低含水率，如图2.4所示。在处理过后取试验土体进行土工试验，测定试验用土体常规物理参数，测定过后的具体物理参数见表2.2.。在桩筏基础模型制作中，首先对于基础位置进行测量放线确定位置，再按照设计尺寸挖出桩孔并放置桩筏基础模型。由于本次模型试验中筏板尺寸较小，基坑四周离桩体的最小距离也大于筏板的边长，并且基坑底部离桩底距离也有一倍桩长以上，所以可忽略基坑边界对试验结果的影响。表2.2地基土参数Tab2.2Parametersoffoundationsoil土层名称层高h/（cm）容重γ/(kN·m3)含水率w/（%）黏聚力c/（kPa）内摩擦角φ/（°）软土层12020.234.515.118.8持力层1022.62.3140.336.7
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂环境中大规模桩筏基础的优化设计方法研究[J]. 谢芸菲,迟世春,周雄雄. 岩土力学. 2019(S1)
[2]黄土挖填方场地中桩筏基础受力变形状态研究[J]. 段旭,董琪,门玉明,叶万军,李秉书. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]BIM技术在超高层住宅穿插流水施工中的应用[J]. 冯为民,胡靖轩. 施工技术. 2016(06)
[4]BIM与机器人全站仪在场地地下管线施工中的综合应用[J]. 张亮. 施工技术. 2016(06)
[5]桩筏基础承载过程的安全度分析[J]. 蒋刚,江宝,李雄威,王彬彬,王旭东. 土木工程学报. 2015(S2)
[6]运用BIM技术实现流水施工组织与模拟的探索[J]. 周建亮,李亚迪,侯宇. 施工技术. 2014(S2)
[7]预加固高填方边坡滑动破坏的离心模型试验研究[J]. 李天斌,田晓丽,韩文喜,任洋,何勇,魏永幸. 岩土力学. 2013(11)
[8]建筑信息模型（BIM）在复杂地形项目中的前期应用初探——以大连专用车产业科技创新基地项目为例[J]. 张磊. 建筑技艺. 2013(01)
[9]BIM技术在工程中的综合应用[J]. 任锦龙,毛路,荣慕宁. 建筑技术. 2012(11)
[10]桩筏基础–土动力相互作用的离心机模型试验研究[J]. 马亢,裴建良. 岩石力学与工程学报. 2011(07)
博士论文
[1]基于BIM的建筑工程设计优化关键技术及应用研究[D]. 赵钦.西安建筑科技大学 2013
[2]膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D]. 孙文静.上海大学 2009
硕士论文
[1]高层建筑框架剪力墙结构—桩筏基础—地基共同作用有限元分析[D]. 李锦龙.兰州交通大学 2012
[2]竖向及水平荷载作用下不同构造形式桩筏基础有限元分析[D]. 王丽.天津大学 2006
[3]上部结构—筏板基础—地基共同作用有限元分析[D]. 武莹.长安大学 2004
[4]桩—土—承台非线性共同作用模型试验与数值分析[D]. 何立明.南京工业大学 2004
本文编号：3091420
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