土工袋装桩桩型复合地基受力变形特性研究

【摘要】：砂石桩法是一种应用广泛的传统地基处理方法,但由于桩体填充材料为散体颗粒,需要周围土体提供一定的围压才能成型,在抗剪强度低于15kPa的软弱地基中难以应用。用土工合成材料形成袋体(管)包裹桩体,为砂石桩提供了桩体成型所需要的围压,形成了一种新型的地基处理技术——土工袋装桩(Geosynthetics Encased Column, GEC).土工袋装桩拓展了砂石桩的应用范围,改善了复合地基的整体性,提高了桩体的承载力和抗变形能力,在国内外已有不少成功的工程应用。 作为一种新型有效的技术,土工袋装桩桩型复合地基的性能是学术界的一个研究热点,但已有的研究中仍存在一些不足。复合地基的变形是评价复合地基性能的重要指标,为此,论文对土工袋装桩桩型复合地基的变形性能进行了以下方面的研究： (1)分别对传统砂桩和土工袋装砂桩复合地基单元体模型进行静力加载,给出了材料的准确参数,记录了模型在不同荷载水平下的沉降、桩土应力及袋体径向应变,将结果与已有的变形弹性解析解进行对比,以便为进一步的理论分析提供依据。 (2)分别对加固完成后的复合地基单元体模型进行高压三轴压缩试验,将传统砂桩和袋装砂桩复合地基的三轴压缩试验结果进行对比。 (3)基于空间轴对称单元体模型,在等应变条件假设下,假设桩体为理想弹塑性体、土体和袋体为弹性体,提出端承土工袋装桩型复合地基等应变变形的弹塑性解析计算方法。 (4)利用有限元模拟地基土体成层分布,考虑桩体打穿多层土体时,刚性基础下土工袋装端承桩桩型复合地基的受力变形特性,并分析各个参数对多层地基情况下的复合地基整体性能的影响。 (5)对考虑全长包裹的土工袋装桩型复合地基变形的弹塑性理论分析方法进行改进,提出可以考虑包裹长度的弹塑性理论分析方法,并讨论不同的土工袋包裹深度对复合地基性能的影响。 论文创新点在于提出了一种计算土工袋装桩型复合地基变形的理论分析方法,并且将其推广到了能够考虑不同的袋体包裹深度情况下的解析解。这种方法比已有的理论分析方法假设更少、更为准确,并且适用范围更广,从而为土工袋装桩型复合地基的设计和施工提供理论指导。