勁芯水泥土樁複合地基承載路堤失穩破壞機理研究

《勁芯水泥土樁複合地基承載路堤失穩破壞機理研究》是依託同濟大學，由張振擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：勁芯水泥土樁複合地基承載路堤失穩破壞機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張振
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

隨著我國陸續發生了一些複合地基承載公路與鐵路路堤的失穩破壞事故，複合地基穩定性問題越來越受到人們的重視。勁芯水泥土樁是一種新型的地基處理技術，具有廣闊的套用前景。但目前尚缺乏對勁芯水泥土樁複合地基穩定性計算方法的研究，容易造成設計的不盡合理。為此，本課題設計了能夠精細化全程監測樁體性能的勁芯水泥土樁承載路堤模型試驗，分析勁芯水泥土樁漸進式破壞引起路堤失穩的內在機理；其次，採用三維數值分析研究勁芯水泥土樁承載路堤失穩過程中樁體和土體應力應變的變化、塑性區的開展規律，探究不同樁型結構對路堤穩定性的影響；最終，通過理論分析建立基於漸進式破壞機理的勁芯水泥土樁複合地基承載路堤穩定性計算方法。研究成果對於揭示勁芯水泥土承載路堤的失穩破壞機理，完善勁芯水泥土樁複合地基設計理論和計算方法，以及發展軟土地區高速公路和鐵路路基處理技術具有十分重要的理論和實際意義。

結題摘要

隨著我國陸續發生了一些複合地基承載鐵路與公路路堤的滑坡事故，穩定性問題越來越受到人們的重視。勁芯水泥土樁是一種新型的地基處理技術，具有廣闊的套用前景。但目前尚缺乏對勁芯水泥土樁複合地基穩定性計算方法的研究，容易造成設計的不盡合理。為此，本課題通過模型試驗、三維數值分析和理論研究，闡明樁體破壞模式、樁體破壞和路堤失穩的內在聯繫，研究了勁芯水泥土樁承載路堤失穩過程中樁體和土體應力應變的變化、塑性區的開展規律，建立了基於漸進式破壞機理的勁芯水泥土樁複合地基穩定性計算方法。研究結果表明，在路堤荷載下，路面正下方的樁體首先發生壓剪破壞，樁體喪失部分功能，導致附加荷載往樁間土傳遞，樁間土由於較低的抗剪強度發生滑動趨勢，引起路堤坡面下樁體發生彎曲破壞。隨著附加荷載的繼續增加，路面正下方樁體完全破壞喪失其功能。坡面下的樁體破壞與滑動面的產生可能同時發生。在所有樁體喪失其功能後，抗滑力僅依靠地基土的抗剪強度，路堤很快就發生失穩破壞。考慮路堤在失穩過程中樁土應變不協調，採用反映水泥土抗壓、抗拉，以及應變軟化特性的本構模型能夠較好地與模型試驗揭示的樁體破壞模式吻合，不考慮樁體應變軟化的分析方法會高估路堤的穩定性。基於樁體的破壞模式，以及樁體和土體在路堤失穩過程中的相對作用，提出了反映樁土發揮性能的強度折剪方法，用以計算複合地基承載路堤穩定性。研究成果對於揭示勁芯水泥土複合地基的失穩破壞機理，完善勁芯水泥土樁複合地基設計理論和計算方法，以及發展軟土地區高速公路和鐵路路基處理技術具有十分重要的理論和實際意義。