高頻重載條件下加芯水泥土樁加固機理及變形特性研究

《高頻重載條件下加芯水泥土樁加固機理及變形特性研究》是依託同濟大學，由葉觀寶擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高頻重載條件下加芯水泥土樁加固機理及變形特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：葉觀寶
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

本項目擬採用現場試驗、離心模型試驗、三維有限元數值模擬分析以及理論分析相結合的方法研究高頻重載條件下加芯水泥土樁處理高鐵路基的加固機理和變形特性。首先選取試驗段，開展加芯水泥土樁處理高鐵路基的現場試驗研究，通過埋設壓力盒、孔壓計、應力應變計等測試元件以及光纖感測技術研究混凝土芯樁、水泥攪拌樁和樁周土體三者在不同受力狀態下的受力特點和變形的變化規律及其應力應變間相關關係；其次利用離心模型試驗研究高頻重載動荷載下加芯水泥土樁複合地基的力學特性和沉降變形變化規律；然後採用三維數值模擬分析方法研究加芯水泥土樁複合地基在動靜荷載下各主要參數變化對其力學特性和沉降變形影響及其變化規律；最後以現場試驗、離心模型試驗和有限元分析結果為基礎，開展加芯水泥土樁複合地基在高頻重載下受力傳遞與沉降變形間本構關係以及工後沉降的理論分析，得到加芯水泥土樁處理高鐵路基的加固機理和變形特性及其工後沉降控制措施。

結題摘要

本課題首先進行了9組PHC管樁與30組加芯水泥土樁的現場載荷試驗，並量測了其中2組加芯水泥土樁芯樁應力分布，分析了水泥土樁與芯樁的樁長、樁徑對承載力的影響，比較了其與PHC管樁側摩阻力的大小，並對施工前后土層性質的變化進行了評價。其次，進行4組反映樁長、置換率等參數變化對加芯水泥土樁合型複合地基沉降變形影響的離心模型試驗，通過量測路堤沉降、樁頂與土體的應力以及超孔隙水壓力變化情況獲得其沉降變形與受力情況，分析了加芯水泥土樁複合地基沉降變形與樁土應力分擔的變化規律。再次，根據現場載荷試驗結果建立二維軸對稱有限元模型，探討加芯水泥土樁的承載力與破壞模式的變化以及其在不同頻率荷載作用下的受力與變形特性；根據離心模型試驗結果，選取典型模擬分析單元從三維角度開展加芯水泥土樁複合地沉降變形的研究及其規律性的分析。最後，根據現場載荷試驗與單樁有限元模擬結果，對加芯水泥土樁單樁承載力與沉降計算方法，加芯水泥土樁複合地基沉降計算方法以及芯樁、水泥土與土體三者之間應力比的計算方法進行了探討。研究成果對於加芯水泥土樁處理軟土地基的設計、施工和工後沉降的估算都具有重要的基礎理論意義和實際套用價值。