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高填土路堤下软黄土地基处理技术研究

张汉舟  
【摘要】: 针对高填路堤下软黄土地基处理问题,通过现场调研及资料统计分析了甘肃软黄土地基特征及其病害,通过原位测试、静载荷试验、静力触探、有限元仿真与理论推导,系统研究了强夯法、振动沉管挤密砂石桩、土工格室垫层、水泥粉喷桩与桩-筏式复合地基等软黄土地基处理技术特点及适用性。研究成果为黄土区高速公路的设计与施工提供了重要的理论与技术支持。 甘肃软黄土主要分布于地势低洼、地下水位高、排泄条件差的区域,厚度一般在4.5~22m之间;呈现出软土、黄土、盐渍土等复杂特性。 2000kN·m夯击能时,软黄土地基最佳夯击数为7~9击;水平影响范围为8m,有效处理深度为5.0m左右;仅适用于厚度较小的软黄土地基。 龄期对振动沉管挤密砂石桩复合地基承载力的影响明显,而桩长的影响不明显;桩间距对复合地基的承载力影响较小,而对沉降量和桩间土强度影响较大;桩土应力比集中在1.5~2.5之间;振动沉管挤密砂石桩处理软黄土地基效果较好。 土工格室垫层加固软黄土地基的影响范围为其层厚的50%左右;可使地基表面所受竖向应力减小40%左右;适于处理厚度小于4m的浅层软黄土地基;垫层合理厚度为20cm;最后基于Winkler弹性地基梁假定,给出了加固后地基承载力计算公式。 水泥粉喷桩处理软黄土地基有限元分析及试验表明:铺设垫层可使桩土协调变形,使不同基底面积作用下土中应力衰减趋于相同,并给出了垫层厚度与模量值的范围;桩长对沉降影响显著,且存在有效桩长;桩土应力比与载荷板形状有关,集中在3~8之间;柔性基础下复合地基的破坏模式为桩间土先破坏进而导致复合地基整体破坏;桩、土准模量随着填土荷载呈现出先硬化后软化最后趋于稳定的特性;推导出了基于弹性理论的承载力与桩土沉降差公式。最后提出了桩-筏式复合地基处理软黄土地基方法及其设计与施工方法。


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