钉型双向搅拌桩复合地基在连盐铁路软基处理中的应用研究
发布时间：2021-12-23 00:22
新建连云港至盐城铁路途经大范围海相软土区域,铁路工程对路基变形要求较高,因此需要对具有高含水量、高压缩性和低承载力等特点的软土进行加固。本文以连盐铁路灌云试验段为依托,基于现场数据对新型钉型双向搅拌桩加固铁路软土路基的性状开展研究。论文主要研究内容及成果如下:（1）基于灌云试验段实测数据,采用ABAQUS有限元建立了11组搅拌桩复合地基单桩静载试验模型,包括1组常规等直径搅拌桩和10组扩大头尺寸不同的钉型搅拌桩,开展了钉型双向搅拌桩扩大头尺寸优化设计的研究。通过有限元软件二次开发,在模型的水泥土材料中考虑了应变软化效应,以使计算结果更接近真实情况。结果表明,搅拌桩的破坏模式、单桩极限承载力和残余承载力随着扩大头形状的有序改变发生了明显的变化,对于钉型双向搅拌桩扩大头的优化设计能够提供参考。（2）结合现场成桩质量检测结果,通过对比钉型双向搅拌桩和单向搅拌桩的成桩质量检测结果,展示了新型钉型双向搅拌桩搅拌均匀性强,且桩身强度高的特点。分析了单向搅拌桩、钉型双向搅拌桩和等直径双向搅拌桩的荷载及传递规律。监测了路堤荷载下复合地基地表沉降、桩土应力比、桩体荷载分担、超静孔隙水压力和侧向位移等。结...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双向搅拌桩钻头示意图[10]
第一章绪论521(1)(1)()(1)ccrracacfreera（1-8）式中，ps为桩间土上的平均荷载集度；Es为土体的压缩模量；L为桩长或加固区深度；a为搅拌桩的半径；pp为桩顶上的平均荷载集度；为待定参数，可由b/a唯一确定，b为典型单元体的半径；D由其余参数计算得出；zm为中性点的深度；r为桩间土距邻近搅拌桩中心点的距离。（2）下卧层压缩量S2的计算方法下卧层压缩量通常采用分层总和法计算，但是欲确定公式中复合地基下卧层的附加应力增量，需要确定传递到下卧层顶面的荷载。在目前的实践中，通常采用压力扩散法和等效实体法计算下卧层顶面的荷载。应力扩散法是将复合地基看成双层地基结构，即由加固区土层和下卧区土层组成。作用于复合地基上的荷载，通过复合地基加固区土层产生应力扩散后将荷载传递给下卧区土层。荷载传递示意图如图1-3所示。图1-3压力扩散法计算简图[27]作用在下卧层顶面的荷载可通过下式计算：(2)(2)bBDppBhtgDhtg（1-9）式中，为复合地基表面的荷载宽度；为复合地基表面的荷载长度；为复合地基加固区厚度；为复合地基加固区应力扩散角。对于平面应变情况，上式可改写为：2bBppBhtg（1-10）等效实体法是将地基复合土层看成一假想实体的计算方法，作用在下卧层顶面的荷载作用面与作用在复合地基表面的相同，等效实体周围土体对等效实体的作用用摩阻力
东南大学硕士学位论文12表2-1数值模拟方案序号扩大头直径（m）下部直径（m）扩大头高度（m）扩大头尺寸系数DM0.640.64-1.00TDM-10.670.511.261.10TDM-20.700.59.331.21TDM-30.750.57.171.40TDM-40.800.55.741.61TDM-50.850.54.741.83TDM-60.900.54.002.06TDM-70.950.53.432.31TDM-81.000.52.992.58TDM-91.050.52.632.86TDM-101.100.52.333.15图2-1不同扩大头尺寸系数的钉型双向搅拌桩2.1.2模型建立本文模拟单桩静载试验，采用轴对称计算模式。模型的整体计算深度取为25m，水平宽度取为10m。根据现场勘查试验结果，将土层分为两层，上部为淤泥质土，厚度14m，下部为软黏土，厚度11m。Potts在《Finiteelementanalysisingeotechnicalengineering》一书中指出[37]，分析竖向荷载作用的桩时，可不设置接触面。由于单桩静载试验过程中加载历时较短，软土的渗透系数较低，兼顾试验现场情况，所以该模型做出以下假设：（1）只设一根加载单桩；（2）地下水位线为地面；（3）荷载试验的加载过程地基不排水，不考虑流固耦合，只进行力学计算；（4）不设置接触面；（5）上部和下部土体均考虑为服从摩尔库伦屈服准则的均质弹塑性体；（6）计算过程中，模型左侧和右侧的水平位移被限制为零，允许发生竖向位移，模型底部的水平向和竖向位移均被限制为零。水泥土搅拌桩和桩周土体的单元类型为CAX4单元（四结点双线性轴对称四边形单元）。模型网格划分如图2-2所示，桩体和靠近桩身的土体网格划分相对较密，远离桩
【参考文献】：
期刊论文
[1]钉形双向水泥土搅拌桩单桩承载特性研究[J]. 席培胜,刘波,刘松玉. 地下空间与工程学报. 2015(06)
[2]水泥土搅拌桩复合地基固结机理室内模型试验[J]. 章定文,范礼彬,刘松玉,范连成,邓永锋. 中国公路学报. 2014(12)
[3]考虑桩土非等应变的路堤荷载下搅拌桩复合地基沉降计算方法[J]. 章定文,谢伟,郑晓国. 岩土力学. 2014(S2)
[4]基于CPTU的中国实用土分类方法研究[J]. 刘松玉,蔡国军,邹海峰. 岩土工程学报. 2013(10)
[5]路堤荷载下基于上下桩径比的钉形水泥土双向搅拌桩承载机理研究[J]. 胡焕校,范俊海,罗大生,胡峰. 水资源与水工程学报. 2012(03)
[6]水泥土应变软化特性三轴试验研究[J]. 欧明喜,刘新荣,曾芳金. 工程勘察. 2011(06)
[7]不排水桩复合地基固结解析解[J]. 卢萌盟,谢康和,周国庆,郭彪. 岩土工程学报. 2011(04)
[8]水泥土双向搅拌桩在上海S32高速公路软基加固中的应用研究[J]. 李兵. 公路工程. 2010(04)
[9]静三轴试验中水泥土力学特性及本构模型研究[J]. 王军,丁光亚,潘林有,蔡袁强,高玉峰. 岩土力学. 2010(05)
[10]钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基的对比研究[J]. 刘松玉,朱志铎,席培胜,易耀林. 岩土工程学报. 2009(07)
博士论文
[1]变截面搅拌桩复合地基稳定分析方法研究[D]. 闫超.东南大学 2016
[2]中国高速铁路对区域经济发展影响研究[D]. 王凤学.吉林大学 2012
[3]路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究[D]. 李海芳.浙江大学 2004
硕士论文
[1]双向搅拌粉喷桩加固连盐铁路软土地基应用研究[D]. 廖存刚.东南大学 2015
本文编号：3547399
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双向搅拌桩钻头示意图[10]
第一章绪论521(1)(1)()(1)ccrracacfreera（1-8）式中，ps为桩间土上的平均荷载集度；Es为土体的压缩模量；L为桩长或加固区深度；a为搅拌桩的半径；pp为桩顶上的平均荷载集度；为待定参数，可由b/a唯一确定，b为典型单元体的半径；D由其余参数计算得出；zm为中性点的深度；r为桩间土距邻近搅拌桩中心点的距离。（2）下卧层压缩量S2的计算方法下卧层压缩量通常采用分层总和法计算，但是欲确定公式中复合地基下卧层的附加应力增量，需要确定传递到下卧层顶面的荷载。在目前的实践中，通常采用压力扩散法和等效实体法计算下卧层顶面的荷载。应力扩散法是将复合地基看成双层地基结构，即由加固区土层和下卧区土层组成。作用于复合地基上的荷载，通过复合地基加固区土层产生应力扩散后将荷载传递给下卧区土层。荷载传递示意图如图1-3所示。图1-3压力扩散法计算简图[27]作用在下卧层顶面的荷载可通过下式计算：(2)(2)bBDppBhtgDhtg（1-9）式中，为复合地基表面的荷载宽度；为复合地基表面的荷载长度；为复合地基加固区厚度；为复合地基加固区应力扩散角。对于平面应变情况，上式可改写为：2bBppBhtg（1-10）等效实体法是将地基复合土层看成一假想实体的计算方法，作用在下卧层顶面的荷载作用面与作用在复合地基表面的相同，等效实体周围土体对等效实体的作用用摩阻力
东南大学硕士学位论文12表2-1数值模拟方案序号扩大头直径（m）下部直径（m）扩大头高度（m）扩大头尺寸系数DM0.640.64-1.00TDM-10.670.511.261.10TDM-20.700.59.331.21TDM-30.750.57.171.40TDM-40.800.55.741.61TDM-50.850.54.741.83TDM-60.900.54.002.06TDM-70.950.53.432.31TDM-81.000.52.992.58TDM-91.050.52.632.86TDM-101.100.52.333.15图2-1不同扩大头尺寸系数的钉型双向搅拌桩2.1.2模型建立本文模拟单桩静载试验，采用轴对称计算模式。模型的整体计算深度取为25m，水平宽度取为10m。根据现场勘查试验结果，将土层分为两层，上部为淤泥质土，厚度14m，下部为软黏土，厚度11m。Potts在《Finiteelementanalysisingeotechnicalengineering》一书中指出[37]，分析竖向荷载作用的桩时，可不设置接触面。由于单桩静载试验过程中加载历时较短，软土的渗透系数较低，兼顾试验现场情况，所以该模型做出以下假设：（1）只设一根加载单桩；（2）地下水位线为地面；（3）荷载试验的加载过程地基不排水，不考虑流固耦合，只进行力学计算；（4）不设置接触面；（5）上部和下部土体均考虑为服从摩尔库伦屈服准则的均质弹塑性体；（6）计算过程中，模型左侧和右侧的水平位移被限制为零，允许发生竖向位移，模型底部的水平向和竖向位移均被限制为零。水泥土搅拌桩和桩周土体的单元类型为CAX4单元（四结点双线性轴对称四边形单元）。模型网格划分如图2-2所示，桩体和靠近桩身的土体网格划分相对较密，远离桩
【参考文献】：
期刊论文
[1]钉形双向水泥土搅拌桩单桩承载特性研究[J]. 席培胜,刘波,刘松玉. 地下空间与工程学报. 2015(06)
[2]水泥土搅拌桩复合地基固结机理室内模型试验[J]. 章定文,范礼彬,刘松玉,范连成,邓永锋. 中国公路学报. 2014(12)
[3]考虑桩土非等应变的路堤荷载下搅拌桩复合地基沉降计算方法[J]. 章定文,谢伟,郑晓国. 岩土力学. 2014(S2)
[4]基于CPTU的中国实用土分类方法研究[J]. 刘松玉,蔡国军,邹海峰. 岩土工程学报. 2013(10)
[5]路堤荷载下基于上下桩径比的钉形水泥土双向搅拌桩承载机理研究[J]. 胡焕校,范俊海,罗大生,胡峰. 水资源与水工程学报. 2012(03)
[6]水泥土应变软化特性三轴试验研究[J]. 欧明喜,刘新荣,曾芳金. 工程勘察. 2011(06)
[7]不排水桩复合地基固结解析解[J]. 卢萌盟,谢康和,周国庆,郭彪. 岩土工程学报. 2011(04)
[8]水泥土双向搅拌桩在上海S32高速公路软基加固中的应用研究[J]. 李兵. 公路工程. 2010(04)
[9]静三轴试验中水泥土力学特性及本构模型研究[J]. 王军,丁光亚,潘林有,蔡袁强,高玉峰. 岩土力学. 2010(05)
[10]钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基的对比研究[J]. 刘松玉,朱志铎,席培胜,易耀林. 岩土工程学报. 2009(07)
博士论文
[1]变截面搅拌桩复合地基稳定分析方法研究[D]. 闫超.东南大学 2016
[2]中国高速铁路对区域经济发展影响研究[D]. 王凤学.吉林大学 2012
[3]路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究[D]. 李海芳.浙江大学 2004
硕士论文
[1]双向搅拌粉喷桩加固连盐铁路软土地基应用研究[D]. 廖存刚.东南大学 2015
本文编号：3547399
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