發(fā)布時(shí)間：2020-04-25 14:26

【摘要】：珊瑚鈣質(zhì)砂是一種具有易碎性、多孔性、高壓縮性等特點(diǎn)的特殊工程土體,是導(dǎo)致鋼管樁打入時(shí)溜樁和服役時(shí)承載力低下等突出工程問題的重要因素。目前,珊瑚鈣質(zhì)砂顆粒破碎演化發(fā)展規(guī)律、打入樁沉樁阻力構(gòu)成以及承載特性在國內(nèi)外鮮有研究。為此,本論文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“珊瑚礁地質(zhì)鋼管樁貫入機(jī)理與承載特性研究”(51678145),針對(duì)珊瑚鈣質(zhì)砂與鋼管樁相互作用這一關(guān)鍵問題,采取室內(nèi)模型試驗(yàn)和顆粒流數(shù)值模擬為研究手段,從錘擊能量、砂相對(duì)密實(shí)度、樁長(zhǎng)徑比等因素出發(fā),對(duì)錘擊方式下珊瑚鈣質(zhì)砂中鋼管樁貫入機(jī)理以及鋼管樁的豎向承載特性進(jìn)行了系統(tǒng)性研究。主要內(nèi)容和成果如下:1.在珊瑚鈣質(zhì)砂中進(jìn)行了錘擊鋼管樁貫入室內(nèi)模型試驗(yàn),通過沉樁過程全過程模擬,對(duì)比研究了不同錘擊能量與不同鈣質(zhì)砂相對(duì)密實(shí)度控制下錘擊次數(shù)、沉樁阻力等因素對(duì)鋼管樁貫入影響,探討了沉樁阻力構(gòu)成與沉樁過程能量傳遞,并重點(diǎn)分析了珊瑚鈣質(zhì)砂中錘擊沉樁貫入機(jī)理。2.對(duì)珊瑚鈣質(zhì)砂中鋼管樁進(jìn)行了豎向抗壓靜載室內(nèi)模型試驗(yàn),對(duì)比研究了錘擊式、預(yù)埋式鋼管樁在不同鈣質(zhì)砂相對(duì)密實(shí)度、不同樁長(zhǎng)徑比下的樁基豎向承載和變形性能及其影響因素,揭示了珊瑚鈣質(zhì)砂中鋼管樁豎向承載特性以及荷載傳遞規(guī)律,并探討了樁側(cè)阻力、樁端阻力發(fā)揮機(jī)制。3.基于顆粒流數(shù)值軟件PFC~(2D),建立珊瑚鈣質(zhì)砂沉樁細(xì)觀模型,主要分析鋼管樁在貫入過程中摩阻力、端阻力分布規(guī)律、樁周土位移場(chǎng)變化、鈣質(zhì)砂顆粒破碎發(fā)展等細(xì)觀變化情況。結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)仿真沉樁全過程,深入揭示珊瑚鈣質(zhì)砂鋼管樁貫入機(jī)理。通過室內(nèi)試驗(yàn)與模擬結(jié)果數(shù)據(jù)分析表明:珊瑚鈣質(zhì)砂中錘擊沉樁速率快;越大的錘擊能量與越小的相對(duì)密實(shí)度有利于沉樁;錘擊次數(shù)、沉樁阻力隨樁位下沉而增加;樁端阻力是限制樁基貫入主要部分;顆粒破碎加速樁周土重新分布,打樁對(duì)珊瑚鈣質(zhì)砂擠密作用占主導(dǎo);樁長(zhǎng)徑比、鈣質(zhì)砂相對(duì)密實(shí)度、沉樁方式對(duì)珊瑚鈣質(zhì)砂中樁基豎向抗壓承載性能影響顯著;豎向荷載作用下,鋼管樁樁身軸力衰減速率緩慢,樁側(cè)摩阻力迅速發(fā)揮至極致,樁端阻力在加載初期就有發(fā)揮,樁端阻力對(duì)限制樁位下沉占主要作用。
【圖文】：

工程中常會(huì)遇到珊瑚礁地質(zhì)，如中馬友誼大橋樁基工程。有必要進(jìn)行珊瑚礁地質(zhì)鋼管樁基礎(chǔ)工程特性研究。珊瑚礁是一種特殊的海上巖土體，巖體部分常稱為珊瑚礁灰?guī)r（如圖1.1），土體部分常稱為珊瑚鈣質(zhì)砂（如圖1.2），本項(xiàng)目中統(tǒng)稱為珊瑚礁地質(zhì)。圖1.1 珊瑚礁灰?guī)r 圖1.2 珊瑚鈣質(zhì)砂珊瑚礁作為一種特殊的巖土體，，其礦物成份主要為碳酸鹽類的方解石、文石和白云巖。由于珊瑚礁不同的形成環(huán)境與方式、物質(zhì)成份, 使得珊瑚礁的工程地質(zhì)特性與一般巖土體差異顯著。生物成因的珊瑚礁地質(zhì)具有易碎性、多孔性、高壓縮性及海水介質(zhì)作用等特點(diǎn)[2; 3]，珊瑚礁灰?guī)r層中往往伴隨著孔洞、溶洞發(fā)育，砂礫層與灰?guī)r層互層等現(xiàn)象，這使得珊瑚礁地質(zhì)的工程力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜而且特殊。在海上珊瑚礁區(qū)域進(jìn)行鋼管樁基礎(chǔ)工程建設(shè)過程中，陸上的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)在珊瑚礁地質(zhì)中并不完全適用[2; 4]，沉樁過程的貫入度過大過快（溜樁）以及安裝之后的鋼管樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求等問題較為嚴(yán)重。如1968年

工程中常會(huì)遇到珊瑚礁地質(zhì)，如中馬友誼大橋樁基工程。有必要進(jìn)行珊瑚礁地質(zhì)鋼管樁基礎(chǔ)工程特性研究。珊瑚礁是一種特殊的海上巖土體，巖體部分常稱為珊瑚礁灰?guī)r（如圖1.1），土體部分常稱為珊瑚鈣質(zhì)砂（如圖1.2），本項(xiàng)目中統(tǒng)稱為珊瑚礁地質(zhì)。圖1.1 珊瑚礁灰?guī)r 圖1.2 珊瑚鈣質(zhì)砂珊瑚礁作為一種特殊的巖土體，其礦物成份主要為碳酸鹽類的方解石、文石和白云巖。由于珊瑚礁不同的形成環(huán)境與方式、物質(zhì)成份, 使得珊瑚礁的工程地質(zhì)特性與一般巖土體差異顯著。生物成因的珊瑚礁地質(zhì)具有易碎性、多孔性、高壓縮性及海水介質(zhì)作用等特點(diǎn)[2; 3]，珊瑚礁灰?guī)r層中往往伴隨著孔洞、溶洞發(fā)育，砂礫層與灰?guī)r層互層等現(xiàn)象，這使得珊瑚礁地質(zhì)的工程力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜而且特殊。在海上珊瑚礁區(qū)域進(jìn)行鋼管樁基礎(chǔ)工程建設(shè)過程中，陸上的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)在珊瑚礁地質(zhì)中并不完全適用[2; 4]，沉樁過程的貫入度過大過快（溜樁）以及安裝之后的鋼管樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求等問題較為嚴(yán)重。如1968年，伊朗的Lavan石油平臺(tái)建設(shè)過程中
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU473.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640340