软土中水泥搅拌桩格栅墙的成桩质量研究及受力特性分析

摘要

中国在沿海、平原地带、内陆湖泊河流两岸分布着广泛的软土，软土分布的地方大都是中国经济发达，人口密集的区域。软土具有高压缩性、高含水率、高灵敏度、低抗剪强度等特点，在上面进行工程建设经常会发生建筑物不均匀沉降以及基坑坍塌等工程事故。水泥搅拌桩作为软基处理的一种有效形式，广泛的应用于各种软土工程中。水泥搅拌桩格栅墙具有施工简单、干扰性少、费用低等特点，其在软土地区开挖深度不超过7米的基坑工程中十分常见。目前，中国大都把水泥搅拌桩格栅墙类比于传统重力式挡土墙进行研究，但是水泥搅拌桩挡墙和传统重力式挡墙有很大差距，具有墙身材料不均匀，入土深度过深和墙体宽度过宽等特点。国内对水泥搅拌桩格栅墙墙体不同深度材料强度的变化以及外荷载在墙体和桩间土上的分布规律研究成果较少。因此本文依托中交四航局联石湾船闸工程，通过现场取芯的方法统计不同深度下水泥搅拌桩的成桩质量并分析其力学特性。结合有限元数值模拟的方法研究水泥搅拌桩格栅墙的受力特性，文章主要研究内容和结论如下:
　　1.在工程建设现场，进行多组水泥搅拌桩试桩试验，分析在深厚软土层中影响水泥搅拌桩成桩质量的因素，并提出改进方法。对改进后的水泥搅拌桩进行不同深度的取芯分析，统计不同深度水泥搅拌桩的无侧限抗压强度值，得到水泥搅拌桩无侧限抗压强度和深度之间的关系。
　　2.把现场统计的水泥搅拌桩强度值和前人室内实验的研究成果进行统一分析。研究水泥搅拌桩的土力学参数和深度之间的关系。
　　3.利用Midas GTS有限元软件，并参照联石湾船闸项目的工程图纸对水泥搅拌桩进行数值模拟建模分析。得到不同加载方式下，水泥搅拌桩格栅墙的受力特性。模拟在软土地区基坑开挖过程中，水泥搅拌桩格栅墙上面土压力的分布以及倾覆特性和滑移特性，为以后类似工程提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水泥搅拌桩格栅墙的设计公式

1．2．2 水泥搅拌桩成桩质量的研究

1．2．3 水泥搅拌桩格栅墙的受力特性研究

1．3 研究内容及创新点

1．3．1 目前存在的问题

1．3．2 主要研究内容及创新点

第二章 软土中水泥搅拌桩成桩质量分析

2．1 水泥搅拌桩的成桩原理

2．2 成桩质量不均匀性说明

2．3 取芯地区地质情况说明

2．4 水泥搅拌桩取芯统计

2．4．1 室外施工方法简介

2．4．2 第一次试桩结论

2．4．3 第二次取芯试验

2．5 本章小结

第三章 水泥搅拌桩土力学参数分析

3．1 引言

3．2 水泥掺入比和土力学参数的关系

3．2．1 试验材料说明

3．2．2 水泥掺入比和压缩系数的关系

3．2．3 水泥掺入比和压缩模量的关系

3．2．4 水泥掺入比和粘聚力的关系

3．2．5 水泥掺入比和固结快剪内摩擦角的关系

3．2．6 水泥掺入比和无侧限抗压强度的关系

3．3 实际工程中水泥搅拌桩抗剪强度参数分布

3．3．1 抗剪强度参数和无侧限抗压强度的关系

3．3．2 实际工程中水泥搅拌桩抗剪强度参数分布图

3．4 本章小结

第四章 水泥搅拌桩格栅墙受力特性分析

4．1 前言

4．2 有限元模型的参数选取

4．2．1 土体的本构模型

4．2．2 水泥搅拌桩的本构模型

4．3 现场静载试验有限元模型分析

4．3．1 水泥搅拌桩布置情况说明

4．3．2 现场静载试验简介

4．3．3 有限元模型说明

4．3．4 有限元模拟结果

4．3．5 试验和有限元沉降对比

4．4 水泥搅拌桩格栅墙受力特性有限元分析

4．4．1 有限元模型的建立

4．4．2 竖向加载受力特性分析

4．4．3 侧向加载受力特性分析

4．5 搅拌桩格栅墙布置形式的优化

4．5．1 竖向加载两种模型对比

4．5．2 侧向加载两种模型对比

4．6 本章小结

第五章 水泥搅拌桩格栅墙应用于软土基坑的关键问题分析

5．1 引言

5．2 土压力研究

5．2．1 不同挡墙高度下侧压力分析

5．2．2 不同开挖深度下侧压力分析

5．2．2 基坑开挖时土压力分布规律

5．3 倾覆特性研究

5．3．1 不同挡墙高度下倾覆特性分析

5．3．2 墙底土的强度对倾覆特性的影响

5．4 滑移特性研究

5．4．1 不同挡墙高度下滑移特性分析

5．4．2 不同开挖深度对挡土墙滑移的影响

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论和创新点

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果