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粉喷桩加固软土路基试验研究与沉降分析

俞亚南  
【摘要】: 粉喷桩加固软土路基在工程中应用十分广泛,其目的在于提高路基的稳定性和控制地基的沉降变形。目前对粉喷桩加固路基变形的计算理论和试验研究虽己取得了不少成果,但由于粉喷桩复合地基的性状极为复杂,对粉喷桩复合地基的受力变形机理认识还不足,各种设计参数的不确定性影响因素较多,理论计算成果与实际结果还存在较大差距。路基的工后沉降变形往往需要几军时间,传统的设计理论已难以满足和预测高等级道路工后沉降的设计需要。根据路堤工程分级加载的特点,结合现场实测参数进行动态设计不失为有效可行的方法,因此,研究和完善粉喷桩复合地基的沉降分析、设计参数反演和系统预测方法,对基础工程的研究和道路工程建设具有重要的理论价值和实践意义。 根据笔者多年粉喷桩加固路基工程的经验,结合两个高等级道路粉喷桩加固路基工程实例,全面系统地分析和总结了现场试验路段试验结果,对搅拌桩复合地基沉降特性、孔压消散特性、深层水平位移特性、桩土应力比、桩身应变等作了深入细致地分析,对有硬持力层和无硬持力层(浮桩)的粉喷桩复合地基现场试验结果作了对比,得到了许多有应用价值的结论。 在前人的基础上,结合桩身应变测试结果,提出了联合Mindlin解和Boussinesq解求解搅拌桩复合地基的附加应力的方法,根据计算出来的附加应力再用分层总和法计算搅拌桩复合地基的沉降;采用非线性和粘弹性有限元模型,根据现场实测资料,运用直接优化多参数反演分析方法,对典型工程实例进行了沉降计算对比分析。分析表明,非线性弹性模型一般适合地基较好的情况,而对于地基较差的情况宜采用粘弹性模型;针对反演计算解的唯一性问题,提出了分层分部反演迭代的计算方法,计算表明,该方法具有一定的优越性。 从数学上证明了灰色预测模型和Asaoka法预测模型的一致性,这一证明为灰色理论在沉降预测中的应用奠定了理论基础;针对目前预测模型参数保持恒定,导致预测精度偏低的问题,首次提出了时变参数沉降预测模型,并在灰色模型的基础上,建立了具体的时变参数沉降预测模型。实例分析表明,时变参数沉降预测模型较参数恒定的预测模型具有更高的预测精度;针对不同的沉降预测模型,提出根据最小二乘原则来选择合适预测模型的辩识方法,为工程中沉降预测提供了理论依据。


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