基于大坝坝基加固的旋喷桩复合地基抗震性能研究
发布时间：2021-04-07 08:04
旋喷桩复合地基作为一种新型的软基处理方式,虽然出现的时间较短,但因其加固作用较好等优点而被广泛应用于既有地基加固工程之中。目前许多大型工厂产生的废料逐渐增多,原有尾矿库不得不进行加高扩容,为保障大坝在加高后安全稳定,许多尾矿库采用旋喷桩复合地基来加固原有坝基。我国部分已加固碱渣库位于地震多发区,地震来临时一旦溃坝将会造成巨大损失。因此,研究旋喷桩复合地基的抗震性能具有深远的意义。本文以唐山某已建碱渣库软基加固为工程背景,基于ANSYS有限元数值模拟方法,研究了旋喷桩复合地基在地震作用下的动力响应。同时,通过改变旋喷桩桩长、桩径及桩间距等设计参数,研究了旋喷桩复合地基的设计参数对其抗震性能的影响。本文主要研究内容包括以下几个方面:（1）文章对旋喷桩复合地基的强度进行研究,得到影响旋喷桩强度的若干因素。同时,从桩与土体相互作用方面分析复合地基的承载和破坏机理,并研究了地震作用下旋喷桩复合地基的破坏模式。（2）以ANSYS有限元软件为工具,建立碱渣库整体有限元模型,分析了复合地基在地震作用下水平和竖向位移、加速度、应力的变化规律。考虑到桩体的破坏方向是随机的,本文还对桩及桩间土的第一主应力进...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
旋喷桩正四边形布置方式
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文22大量研究发现桩体正四边形与正三角形布置效果相差不大，本文旋喷桩布桩方式选取正四边形布置，如图3.1所示。在对整体模型进行网格划分时，由于桩径相比于场地尺寸小的多，且本文主要研究对象为旋喷桩复合地基，为尽量节约有限元计算时间，复合地基周围网格划分较密，坝体及深层土体网格划分较粗。有限元计算时网格形状对其收敛性有较大影响，网格越规则模型的收敛性越好。为保证模型的计算收敛性，桩体及土体网格划分均采用六面体，桩体网格划分先将桩体圆截面自由划分24个较为相近的面单元，随后采用扫掠划分的方式获得旋喷桩网格。土体网格划分较为规则，大部分为长方体网格，土体及桩体共划分为77510个单元。坝体及旋喷桩有限元模型如图3.2所示。图3.1旋喷桩正四边形布置方式Fig3.1Regularquadrilateraldistributionofjetgroutingpiles（a）坝体基准模型（b）旋喷桩网格图3.2坝体及旋喷桩有限元模型Fig3.2Finiteelementmodelofdamandjetgroutingpiles3.6.2边界条件的确定实际工程中，地基可以认为是一个半无限体，而在使用有限元法分析结构在地震作用下的响应时，只会将研究处人为切割出来进行离散化，而不可能将计算范围取的无限大，此时需要引入人工边界来解决这个问题，切割面即为人工边界，实际上在原连续介质中人工边界并不存在。因此，设置的人工边界应该能够反映波动能
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文24震动频谱特性和地震动持时。选择地震波时应根据工程实际情况调整相应地震波，在实际计算中由于输入地震波不同，所得到的旋喷桩复合地基地震响应相差甚远，因此合理的选择地震波是取得可靠计算结果的重要前提。计算结构地震响应时，所采用的输入地震波有三类：拟建场地实际强震记录、典型的强震记录以及人工模拟生成的地震波。为能够更加真实的反映建筑物的地震响应，最理想的是选取建筑物所在场地的天然地震记录作为输入地震波，但是实际工程中这种记录非常少。目前广泛采用的方法是从现有国内外常用的典型强震记录中选取那些在震级、震中距和场地条件等方面都与设计地震动比较接近的记录，另一方面，可以采用人工合成地震波作为补充。本文在分析旋喷桩复合地基的抗震性能时，输入的地震波为EI-Centro波，持时15s，时间步长取0.02s，设计基本地震加速度为0.2g，按照场地抗震设防烈度为Ⅷ度的多遇地震进行抗震分析，EI-Centro波加速度时程曲线如图3.3所示。为研究不同地震波作用下旋喷桩复合地基的响应，本文还选取了唐山波（如图3.4所示）及天津波（如图3.5所示）。图3.3EI-Centro波加速度时程曲线Fig3.3Accelerationtime-historycurvesofEI-Centrowave图3.4唐山波加速度时程曲线Fig3.4Accelerationtime-historycurvesofTangshanwave
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋喷注浆技术在隧洞加固中的应用[J]. 刘玉坤. 东北水利水电. 2019(02)
[2]高压旋喷桩复合地基承载力研究[J]. 贾剑青,刘杰,赖远明,李明正. 中国铁道科学. 2018(06)
[3]水泥粉煤灰碎石桩复合地基抗震性能分析[J]. 童伟伟,李彩霞. 四川建材. 2018(11)
[4]铁路既有线斜向旋喷桩复合地基试验研究[J]. 吴红刚,冯帅,李慈航,董占林,魏文斌. 铁道工程学报. 2018(09)
[5]旋喷桩加固黄土隧道基底及仰拱数值模拟[J]. 薛振年,陈国龙,孔维康,王志丰,张仲. 西安科技大学学报. 2018(04)
[6]CDM格栅复合黏土地基地震反应离心试验研究[J]. 王永志,Mohammad Khosravi,Daniel W.Wilson,王海,田村修次,王体强. 岩石力学与工程学报. 2018(10)
[7]MJS及RJP高压旋喷注浆法加固地层技术试验[J]. 徐志恒. 低温建筑技术. 2018(05)
[8]斜向旋喷桩加固重载铁路路基效果研究[J]. 谢小山,陈彦恒,赵春彦,梅慧浩,伍晓伟. 铁道科学与工程学报. 2018(04)
[9]低强高压旋喷桩复合地基承载的影响因素[J]. 冯国俊,刘诗净,王荣. 水运工程. 2017(12)
[10]高压旋喷桩加固滨海地区软土地基沉降分析[J]. 冒千如,李永红,余芒,陈立章. 矿冶工程. 2017(03)
博士论文
[1]复合地基沉降及按沉降控制的优化设计研究[D]. 孙林娜.浙江大学 2006
[2]水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析[D]. 刘立平.重庆大学 2004
硕士论文
[1]多重管法旋喷注浆用射流喷嘴的结构设计与试验研究[D]. 杨冬冬.吉林大学 2017
[2]软土地基处理方案对结构地震响应的影响[D]. 颜秋菊.大连理工大学 2016
[3]刚性桩复合地基—基础—上部结构整体抗震性能研究[D]. 潘潇.郑州大学 2016
本文编号：3123114
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
旋喷桩正四边形布置方式
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文22大量研究发现桩体正四边形与正三角形布置效果相差不大，本文旋喷桩布桩方式选取正四边形布置，如图3.1所示。在对整体模型进行网格划分时，由于桩径相比于场地尺寸小的多，且本文主要研究对象为旋喷桩复合地基，为尽量节约有限元计算时间，复合地基周围网格划分较密，坝体及深层土体网格划分较粗。有限元计算时网格形状对其收敛性有较大影响，网格越规则模型的收敛性越好。为保证模型的计算收敛性，桩体及土体网格划分均采用六面体，桩体网格划分先将桩体圆截面自由划分24个较为相近的面单元，随后采用扫掠划分的方式获得旋喷桩网格。土体网格划分较为规则，大部分为长方体网格，土体及桩体共划分为77510个单元。坝体及旋喷桩有限元模型如图3.2所示。图3.1旋喷桩正四边形布置方式Fig3.1Regularquadrilateraldistributionofjetgroutingpiles（a）坝体基准模型（b）旋喷桩网格图3.2坝体及旋喷桩有限元模型Fig3.2Finiteelementmodelofdamandjetgroutingpiles3.6.2边界条件的确定实际工程中，地基可以认为是一个半无限体，而在使用有限元法分析结构在地震作用下的响应时，只会将研究处人为切割出来进行离散化，而不可能将计算范围取的无限大，此时需要引入人工边界来解决这个问题，切割面即为人工边界，实际上在原连续介质中人工边界并不存在。因此，设置的人工边界应该能够反映波动能
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文24震动频谱特性和地震动持时。选择地震波时应根据工程实际情况调整相应地震波，在实际计算中由于输入地震波不同，所得到的旋喷桩复合地基地震响应相差甚远，因此合理的选择地震波是取得可靠计算结果的重要前提。计算结构地震响应时，所采用的输入地震波有三类：拟建场地实际强震记录、典型的强震记录以及人工模拟生成的地震波。为能够更加真实的反映建筑物的地震响应，最理想的是选取建筑物所在场地的天然地震记录作为输入地震波，但是实际工程中这种记录非常少。目前广泛采用的方法是从现有国内外常用的典型强震记录中选取那些在震级、震中距和场地条件等方面都与设计地震动比较接近的记录，另一方面，可以采用人工合成地震波作为补充。本文在分析旋喷桩复合地基的抗震性能时，输入的地震波为EI-Centro波，持时15s，时间步长取0.02s，设计基本地震加速度为0.2g，按照场地抗震设防烈度为Ⅷ度的多遇地震进行抗震分析，EI-Centro波加速度时程曲线如图3.3所示。为研究不同地震波作用下旋喷桩复合地基的响应，本文还选取了唐山波（如图3.4所示）及天津波（如图3.5所示）。图3.3EI-Centro波加速度时程曲线Fig3.3Accelerationtime-historycurvesofEI-Centrowave图3.4唐山波加速度时程曲线Fig3.4Accelerationtime-historycurvesofTangshanwave
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋喷注浆技术在隧洞加固中的应用[J]. 刘玉坤. 东北水利水电. 2019(02)
[2]高压旋喷桩复合地基承载力研究[J]. 贾剑青,刘杰,赖远明,李明正. 中国铁道科学. 2018(06)
[3]水泥粉煤灰碎石桩复合地基抗震性能分析[J]. 童伟伟,李彩霞. 四川建材. 2018(11)
[4]铁路既有线斜向旋喷桩复合地基试验研究[J]. 吴红刚,冯帅,李慈航,董占林,魏文斌. 铁道工程学报. 2018(09)
[5]旋喷桩加固黄土隧道基底及仰拱数值模拟[J]. 薛振年,陈国龙,孔维康,王志丰,张仲. 西安科技大学学报. 2018(04)
[6]CDM格栅复合黏土地基地震反应离心试验研究[J]. 王永志,Mohammad Khosravi,Daniel W.Wilson,王海,田村修次,王体强. 岩石力学与工程学报. 2018(10)
[7]MJS及RJP高压旋喷注浆法加固地层技术试验[J]. 徐志恒. 低温建筑技术. 2018(05)
[8]斜向旋喷桩加固重载铁路路基效果研究[J]. 谢小山,陈彦恒,赵春彦,梅慧浩,伍晓伟. 铁道科学与工程学报. 2018(04)
[9]低强高压旋喷桩复合地基承载的影响因素[J]. 冯国俊,刘诗净,王荣. 水运工程. 2017(12)
[10]高压旋喷桩加固滨海地区软土地基沉降分析[J]. 冒千如,李永红,余芒,陈立章. 矿冶工程. 2017(03)
博士论文
[1]复合地基沉降及按沉降控制的优化设计研究[D]. 孙林娜.浙江大学 2006
[2]水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析[D]. 刘立平.重庆大学 2004
硕士论文
[1]多重管法旋喷注浆用射流喷嘴的结构设计与试验研究[D]. 杨冬冬.吉林大学 2017
[2]软土地基处理方案对结构地震响应的影响[D]. 颜秋菊.大连理工大学 2016
[3]刚性桩复合地基—基础—上部结构整体抗震性能研究[D]. 潘潇.郑州大学 2016
本文编号：3123114
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