樁承式加筋墊層技術(shù)作用機(jī)理研究.pdf

1、近年來，樁承式加筋墊層技術(shù)因具有施工工期短、沉降變形小且收斂快等優(yōu)點(diǎn)，在我國高速公路和高速鐵路地基處理中得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有研究主要針對不同樁型展開，對加筋墊層的研究較少。當(dāng)僅在墊層水平方向鋪設(shè)1~2層筋材時，加筋墊層的強(qiáng)度和剛度往往不足以控制地基沉降和不均勻沉降，同時，對于強(qiáng)度和剛度較高的樁體，不僅其承載和控沉作用無法得到充分發(fā)揮，還會向墊層中發(fā)生較大刺入變形。本文針對傳統(tǒng)樁承式加筋墊層技術(shù)的不足，提出了變剛度復(fù)合加筋墊層的概念和實(shí)現(xiàn)

2、途徑，并從室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值模擬三個方面對其工作性狀和作用機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過建立有限元數(shù)值模型對樁承式變剛度復(fù)合加筋墊層的工作性狀和作用機(jī)理進(jìn)行了對比分析和參數(shù)分析。研究結(jié)果表明采用土工格室加筋墊層可以有效提高樁土應(yīng)力比，減小地基表面樁間土沉降和樁-土差異沉降。⑵通過開展室內(nèi)拉伸試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)，對比研究了雙向和三向土工格柵的筋土界面特性和土工格柵變形特征，探討了試驗(yàn)方向?qū)θ蛲凉じ?/p>

3、柵筋土界面特性和變形特征的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：單位面積質(zhì)量及縱、橫向極限拉伸強(qiáng)度相近時，三向土工格柵各向拉伸強(qiáng)度的差異小于雙向土工格柵，更加適用于受荷方向復(fù)雜的加筋墊層中；受試驗(yàn)過程中肋條變形差異的影響，試驗(yàn)方向?qū)θ蛲凉じ駯沤钔两缑鎽?yīng)力分布和土工格柵變形的影響很大。⑶將樁承式加筋墊層技術(shù)應(yīng)用于寧安城際鐵路繁昌試驗(yàn)段地基處理，通過開展現(xiàn)場試驗(yàn)，對采用樁承式加筋墊層技術(shù)處理的地基沉降變形特性、基底應(yīng)力分布特征和加筋墊層變形特征進(jìn)行了分析。

4、試驗(yàn)結(jié)果表明：采用樁承式加筋墊層技術(shù)可有效減小地基沉降，總沉降很小且很快趨于穩(wěn)定；加筋墊層可減小樁-土差異沉降，均化加筋墊層上部路堤荷載的分布，極大弱化土拱效應(yīng)，加筋墊層上部樁土應(yīng)力比接近1.0。⑷通過建立有限元數(shù)值模型對比分析了樁承式加筋墊層技術(shù)中土工格柵加筋墊層和土工格室加筋墊層的沉降控制和荷載傳遞效果，探討了兩種加筋墊層工況下樁墻彈性模量、樁墻寬度、樁墻間距、樁間土模量、樁長和交通荷載等設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。研究結(jié)果表明：采用土工格室加

5、筋墊層可以更加有效減小不同工況下地基表面沉降和差異沉降，提高樁土應(yīng)力比和樁體效率，充分發(fā)揮樁體的承載和控沉作用。⑸通過建立有限元流固耦合數(shù)值模型，分析了采用樁承式加筋墊層技術(shù)的地基變形和應(yīng)力分布隨時間的變化規(guī)律，探討了各設(shè)計(jì)參數(shù)對其工作性狀和作用機(jī)理隨時間變化的影響。研究結(jié)果表明：采用土工格室加筋墊層可有效減小地基內(nèi)超孔隙水壓力，縮短地基沉降穩(wěn)定所需時間，同時樁、土應(yīng)力分布隨地基固結(jié)發(fā)生的變化較小，工作性狀更加穩(wěn)定；樁墻彈性模量、樁墻寬