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双向增强体复合地基作用机理分析

龙军  
【摘要】:近年来,随着我国高速公路建设的迅猛发展,软土问题日益突出,各种软基处治技术也随之得到了蓬勃发展。“水平向增强体+竖直向增强体”组成的双向增强体复合地基由于可以综合利用两种增强体复合地基的功效,且可针对不同工况因地制宜,采用不同的组合型式,具有较好的经济、技术效果,因此在各高等级铁路、公路、高层建筑、机场、台背填土加固、不良地质条件的旧路加宽改造等工程中得到广泛应用。但因其结构型式多样,各组成部分的作用机理复杂,且软土的地质勘测资料难准确获得,理论计算值与工程实测值有较大的差距,已有的理论成果不能满足工程实践的发展。本文在前人的理论基础上,对双向增强体复合地基的作用机理、承载力、沉降、固结等方面进行研究。 首先对双向增强体复合地基的结构进行了分析,讨论了不同材料组成部分的双向增强体复合地基作用机理。 根据双向增强体复合地基的作用特点,考虑加筋垫层对桩土应力比的影响,基于弹性理论,将桩和桩周土体视为线弹性体,将桩帽下土体和桩视为复合桩体,引入等沉面概念,由静力平衡和弹性体边界上变形协调条件推导出双向增强体复合地基的桩土应力比公式。对一模型试验进行计算,计算结果与试验结果较吻合。 将水平加筋垫层视为一弹性薄板,地基土体简化为Winkler弹性地基模型。基于功的互等定理,取在四边简支的弹性薄板上作用单位荷载的系统为基本系统,薄板的实际受力系统为实际系统,分别计算基本系统上作用力对实际系统位移所做功以及实际系统上作用力对基本系统位移所做功,推导出双向增强体复合地基沉降计算式。完成了一组不同组合型式的复合地基的载荷试验,对其p-s曲线进行分析;计算其中一组复合地基逐级加载下的沉降量,将其与实测的沉降值进行比较分析。对一工程实例进行计算,计算沉降量与实测沉降量接近。 最后,本文采用有限差分法对“水平向加筋垫层+散体材料桩”复合地基的固结进行分析,将土体固结微分方程转化为数值问题进行求解,通过Matlab编程计算复合地基任一时刻的固结度。同时考虑桩体应力随时间的变化,推导出考虑时间效应的双向增强体复合地基桩土应力比和沉降计算式。对一“土工格室+碎石桩”试验过程进行计算,桩土应力比和沉降量计算值与实测结果接近,验证本文中提出的考虑时效的双向增强体复合地基沉降计算式的准确性。


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