路堤荷載下加筋碎石樁複合地基變形和破壞機理研究

《路堤荷載下加筋碎石樁複合地基變形和破壞機理研究》是依託同濟大學，由陳建峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：路堤荷載下加筋碎石樁複合地基變形和破壞機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳建峰
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

加筋碎石樁較傳統碎石樁顯著提高了承載力，減少了地基沉降量，是一種套用前景極為廣闊的新型軟土地基處理方法。目前對其研究多採用小比例尺的1g相似物理模型試驗，缺少符合實際應力場條件的現場試驗和模型試驗研究，其變形和破壞機理尚不明確，且缺少對樁體結構自身在軸向和側向荷載下承載特性的研究。本項目擬通過大三軸試驗、單軸壓縮試驗和抗彎承載力試驗，研究加筋碎石樁樁體在軸向荷載下的應力應變關係以及在側向荷載下的抗彎承載特性；通過現場試驗和基於PIV圖像處理技術的離心模型試驗，並結合三維有限元流固耦合數值模擬，研究加筋碎石樁複合地基在路堤荷載下的變形特性、荷載傳遞機理、樁土荷載分擔比和超孔隙水壓力變化規律、下臥層附加應力分布規律，以及複合地基破壞機理和破壞模式；在此基礎上提出加筋碎石樁複合地基路堤沉降和穩定性設計計算方法。研究成果為今後加筋碎石樁複合地基路堤的設計和施工技術提供理論基礎。

結題摘要

開展了不同筋材強度、不同填料類型和壓實度加筋碎石樁樁體的單軸壓縮試驗和大三軸試驗，獲得樁體在軸向荷載下的應力-應變關係及強度特性；根據莫爾-庫倫理論和極限平衡原理推導出加筋碎石樁樁體強度及模量計算公式，並採用試驗結果對公式進行修正。開展了加筋碎石樁樁體抗彎承載試驗，結合三維數值模擬得出樁體受彎截面正應力分布規律，基於此分布規律及Euler-Bernoulli梁模型，建立了加筋碎石樁極限抗彎承載力和抗彎剛度計算公式。開展了基於人造軟土的加筋碎石樁複合地基路堤相似模型試驗和離心模型試驗，研究其在不排水條件下的變形特性和破壞機理，路堤中心下的加筋碎石樁樁體可發生向路堤內的屈曲失穩，而邊坡下的樁體在不排水的樁間土體滑移作用下產生顯著的向路堤內的彎曲變形；開展了基於高嶺土的加筋碎石樁複合地基路堤離心模型試驗，並結合現場試驗和三維有限元流固耦合數值模擬，研究了其在排水條件下的變形特性和破壞機理，樁體具有很好的排水性能，邊坡下樁體發生向路堤外的彎曲變形，而有水平加筋墊層時，樁體則向路堤內彎曲變形。基於彈塑性理論，建立了路堤荷載下加筋碎石樁複合地基樁土應力比計算模型，考慮應力擴散效應和自重應力，推導得出加筋碎石樁複合地基樁土應力比計算公式。基於複合地基理論，提出了路堤荷載下加筋碎石樁複合地基承載力、沉降和穩定性計算公式，研究成果已納入中國土木工程學會標準編制計畫《土工織物散體樁處理軟土地基技術規程》中。