云南蒙自膨胀土层中基桩桩土作用效应研究

发布时间：2017-07-08 16:05

  本文关键词：云南蒙自膨胀土层中基桩桩土作用效应研究

  更多相关文章： 膨胀土 桩土作用效应 数值模拟 热结构耦合法 改性措施

【摘要】：岩土工程中常遇到膨胀土问题。当桩周膨胀土吸湿含水率变大或地下水位抬升时,桩会受到膨胀土膨胀作用引起的上拔力,对轻型构筑物造成隆起变形,桩身产生受拉破坏,影响建筑安全性。为减轻膨胀土遇水膨胀对构筑物的抬升作用,构筑物常为桩基础形式。由于膨胀土的特性,膨胀土与常规桩土作用效应存在较大差异。因此,展开膨胀土地基中桩土作用效应的研究具有一定工程实际意义。本文依托膨胀土中基桩——云南省蒙自市富宁成品油库工程实例开展研究,主要包括膨胀土细观结构、膨胀率、膨胀力、热膨胀等效膨胀作用、膨胀土中桩土作用、膨胀土地基处理措施等方面内容,论文具体研究内容为：(1)基于富宁成品油库工程现场取样,对原状土样进行XRF、XRD和SEM等测试,总结了膨胀土膨胀潜势判别的主要方法；(2)基于室内试验,研究了蒙自重塑膨胀土在不同干密度、初始含水率对侧限膨胀率的影响,采用膨胀反压法测得不同干密度、初始含水率的膨胀力,进行直剪试验得到了土样的c、φ值；(3)采用热结构耦合方法,进行膨胀土中桩土作用数值模拟,并开展了降雨作用下表层膨胀土与基桩间桩土作用效应的数值模拟；(4)将桩长、桩径作为桩土作用的敏感性因素,进行膨胀土中桩土作用效应敏感性分析；(5)基于室内不同石灰掺量改性膨胀土试验,针对该工程提出了膨胀土地基处理措施。论文研究结果表明：(1)蒙自膨胀土主要含量为蒙脱石(占比为27.9%),依据干密度、蒙脱石含量及自由膨胀率,判定该膨胀土具有强膨胀潜势。(2)蒙自膨胀土侧限膨胀率与干密度呈正相关关系,与含水率、附加压力呈负相关关系。其中膨胀力随初始含水率的变化较小,但随着干密度的增加,膨胀压力变化显著,膨胀压力与干密度间呈正相关关系。(3)采用热结构耦合法模拟膨胀土中桩土耦合作用时,桩中荷载传递趋势较正确。考虑膨胀作用时,桩身拉应力区域由上至下发展,侧摩阻力在“中性点”之上为正值,之下为负值；对于桩顶位移控制,改变桩长效果明显,但桩身拉应力会较大。(4)当石灰掺量为6%时,蒙自膨胀土几乎不具有膨胀性。因此,建议该工程可采用6%～8%石灰掺量对大气急剧影响层深度范围内的膨胀土进行改性,以消除膨胀土的影响。
【关键词】：膨胀土 桩土作用效应 数值模拟 热结构耦合法 改性措施
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU435
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选题依据及意义9-11
• 1.2 膨胀土相关国内外研究现状11-13
• 1.3 膨胀土中基础处理及桩基础国内外研究现状13-15
• 1.4 论文主要研究内容15-17
• 第二章 膨胀土物理特性及其分类17-27
• 2.1 膨胀土取样区工程地质概况17-18
• 2.2 蒙自膨胀土的微观结构18-21
• 2.3 蒙自膨胀土的宏观工程特征21-24
• 2.4 膨胀土膨胀潜势的判别24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 膨胀土膨胀特性实验研究27-43
• 3.1 原状土参数27-28
• 3.2 重塑膨胀土试样制备28-30
• 3.3 初始含水率、干密度对膨胀率的影响30-37
• 3.4 初始含水率、干密度对膨胀力的影响37-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 膨胀土中桩土作用机理43-57
• 4.1 考虑膨胀作用下的桩土作用43-48
• 4.1.1 将膨胀力考虑为“上举力”的研究43-44
• 4.1.2 力的叠加原理考虑膨胀力的影响44-48
• 4.1.3 膨胀力比拟为受热膨胀的研究48
• 4.2 采用热应力等效膨胀土膨胀力的可行性48-51
• 4.2.1 非饱和土渗流场有限元基本方程48-49
• 4.2.2 热分析模块导热微分方程49-51
• 4.3 参数的对照及选取51-54
• 4.3.1 非饱和土渗流分析的重要参数51-52
• 4.3.2 膨胀力与膨胀系数的确定52-54
• 4.4 本章小结54-57
• 第五章 膨胀土桩土作用有限元模拟57-71
• 5.1 建模假设57-58
• 5.2 膨胀土中桩土数值模拟有限单元的建立58-60
• 5.3 降雨影响下膨胀土层中桩土作用数值模拟60-68
• 5.4 本章小结68-71
• 第六章 膨胀土中桩土作用效应敏感性分析71-81
• 6.1 大气急剧影响深度的确定71-72
• 6.2 桩长对桩土作用效应的影响72-77
• 6.3 桩径对桩土作用效应的影响77-80
• 6.4 本章小结80-81
• 第七章 石灰改性膨胀土的实验研究81-85
• 7.1 不同掺量石灰对膨胀土膨胀特性影响81-83
• 7.2 处理膨胀土地基的措施83-84
• 7.3 本章小结84-85
• 第八章 结果与讨论85-87
• 8.1 论文研究主要结论85-86
• 8.2 论文研究存在的不足86
• 8.3 需进一步深入研究的工作86-87
• 参考文献87-93
• 附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况93-95
• 致谢95

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本文编号：535252