砂土层深层搅拌钻进的研究及数值分析

发布时间：2020-08-21 01:26

【摘要】：深层搅拌桩早在十几年前就被广泛应用于地基处理等实际工程中,但是深层搅拌桩搅拌钻进土体的理论研究远不及工程实践。在深层搅拌桩的施工过程中,常常出现深层搅拌钻机进尺困难、搅拌土层缓慢等工程问题,当在深层处遇见砂层时,这种现象尤为突出。本文以此为研究对象,对深层搅拌桩实际工程中问题的解决和施工工艺的优化具有积极的指导意义。本文通过对深层搅拌桩现场施工进行全程跟踪,分析了钻机钻进土层过程变化,并通过对钻具钻进土层时进行受力分析,然后利用颗粒流模拟软件PFC3D对深层搅拌钻进土层过程进行数值模拟,对搅拌钻进土层的受阻变化规律和影响因素进行了分析,对深层搅拌桩施工时遇到的问题进行解释,并给出建议。本文的主要内容如下:(1)通过对叶片钻进土层的运动轨迹以及钻具钻进砂土层的受力分析,得出叶片的运动轨迹为不规则的螺旋线,总结了砂土层搅拌钻进的影响因素。(2)由颗粒流模拟分析得到,随着钻具钻进深度的增加,钻具受到的阻力和阻力矩快速增长,在钻进砂土层4.2倍桩径处,砂土体孔隙率变化幅度减小,对砂土的搅拌打散效果明显降低,对叶片的旋转阻力变大,与钻杆之间的挤压作用增强。(3)通过改变模型的相关参数分析了深层搅拌钻进过程中钻具受到的力和弯矩的变化,以及土体的孔隙率、位移场的变化。多方面探究深层搅拌钻进砂土层过程宏细观内在机制,并提出工程建议,取得了良好的效果。(4)根据砂土层深层搅拌钻进的分析,提出了圆形钻杆,对其进行了颗粒流模拟,结果显示可有效减少钻杆受到的阻力矩。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1
【图文】：

1 绪论深层搅拌桩早在十几年前就已被广泛应用于基础工程中，但是随着社会的发展，现在多应用于基坑支护和防水帷幕工程中；而在桩基础工程中，特别是在郑州地区，随着城市的快速发展，楼层越来越高，高层、超高层楼房越来越多，多层地下建筑逐渐增加，对桩基础的承载力要求越来越大，而在持力层不变的情况下有效桩长也越来越短，在中原崛起的大背景下，“有效桩长短、承载力小”这一工程问题也日益突出。超前加固预制桩植入法[1]在解决“有效桩长短、承载力小”这一工程问题上有明显的效果。该工法结合了水泥搅拌桩和静压预制桩两种施工工艺，利用预制桩的高强度和水泥土搅拌桩桩周大侧摩阻力的特性，使得植入桩比非植入桩（未采用超前注浆对预制桩桩侧土体进行加固处理）的单桩极限承载力有明显提高，植入桩的单桩承载力提高了 33%，该工法也因其承载力高、造价低、施工简单、无污染等特点正被广泛应用。

1 绪论深层搅拌桩早在十几年前就已被广泛应用于基础工程中，但是随着社会的发展，现在多应用于基坑支护和防水帷幕工程中；而在桩基础工程中，特别是在郑州地区，随着城市的快速发展，楼层越来越高，高层、超高层楼房越来越多，多层地下建筑逐渐增加，对桩基础的承载力要求越来越大，而在持力层不变的情况下有效桩长也越来越短，在中原崛起的大背景下，“有效桩长短、承载力小”这一工程问题也日益突出。超前加固预制桩植入法[1]在解决“有效桩长短、承载力小”这一工程问题上有明显的效果。该工法结合了水泥搅拌桩和静压预制桩两种施工工艺，利用预制桩的高强度和水泥土搅拌桩桩周大侧摩阻力的特性，使得植入桩比非植入桩（未采用超前注浆对预制桩桩侧土体进行加固处理）的单桩极限承载力有明显提高，植入桩的单桩承载力提高了 33%，该工法也因其承载力高、造价低、施工简单、无污染等特点正被广泛应用。

在实际工程中，深层搅拌桩机在钻进过程缓慢，会出现卡转等问题，针对这些问题，搅拌钻具受力情况以及主要影响因素进行进砂土层运动轨迹的搅拌钻进包括水平旋转搅拌和轴向进尺机搅拌钻进同一土层时，短时间内可以认变，匀速钻进，此时钻头叶片的运动轨迹迹方程为： vtrtrtzyx cossin上点到钻杆中心轴的距离； 是钻头旋转v 是钻头钻进速度，方向竖直向下。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 蔡氧;张磊;钱劲松;;细砂路基碾压密实的颗粒流模拟与试验验证[J];同济大学学报(自然科学版);2017年04期

2 黄茂松;姚仰平;尹振宇;刘恩龙;雷华阳;;土的基本特性及本构关系与强度理论[J];土木工程学报;2016年07期

3 郭金;肖国祥;;中密粗中砂地层中地铁基坑加固施工工艺研究[J];江西建材;2016年08期

4 任思o

本文编号：2798721