【摘要】：近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的小樁后處理技術(shù)是一種新型的軟土路基處理方法,已在多條高速公路中成功應(yīng)用并取得良好的綜合效益,但在小樁后處理復(fù)合地基荷載傳遞機(jī)理及優(yōu)化理論方面還存在許多疑難問(wèn)題尚未解決,其中小樁工作狀態(tài)下的負(fù)摩擦力問(wèn)題尤為關(guān)鍵。本文從軟土的結(jié)構(gòu)性出發(fā),基于理論分析結(jié)合施工過(guò)程研究軟土路基中小樁后處理復(fù)合地基的負(fù)摩擦力問(wèn)題,進(jìn)而對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)思路理論進(jìn)行了分析,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,通過(guò)對(duì)軟土結(jié)構(gòu)性及擾動(dòng)的研究重新認(rèn)識(shí)軟土的工程特性。軟土在形成過(guò)程中處于一種欠壓密狀態(tài),而軟土的結(jié)構(gòu)性使其在宏觀上表現(xiàn)出超固結(jié)土的部分特性,以較大孔隙及支撐骨架為主的片架結(jié)構(gòu)部分決定了軟土的工程特征,結(jié)構(gòu)性軟土的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)可通過(guò)五段折線(xiàn)進(jìn)行模擬。外界擾動(dòng)使結(jié)構(gòu)性軟土的片架結(jié)構(gòu)部分受損,進(jìn)而導(dǎo)致軟土彈性變形階段的承載力降低,擾動(dòng)土的變形趨勢(shì)與原狀土類(lèi)似。采用擾動(dòng)土虛擬前期固結(jié)壓力的概念來(lái)定義軟土的擾動(dòng)度,使擾動(dòng)度的定義聯(lián)系實(shí)際并與e-lgp曲線(xiàn)相結(jié)合,方便采用現(xiàn)有方法計(jì)算分析擾動(dòng)導(dǎo)致的軟土附加變形問(wèn)題。重塑土與擾動(dòng)土有著本質(zhì)的區(qū)別:軟土受外界影響的擾動(dòng)度達(dá)到100%時(shí)也基本不會(huì)影響軟土的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)部分。其次,基于施工過(guò)程深入研究了小樁后處理復(fù)合地基的變形控制及軟土固結(jié)等問(wèn)題。從工程哲學(xué)的角度指出小樁后處理技術(shù)對(duì)路基沉降控制采用“導(dǎo)”與“堵”相結(jié)合、先“導(dǎo)”而后“堵”的理念遠(yuǎn)比路基預(yù)處理有效得多。借鑒袋裝砂井地基固結(jié)理論,考慮路基多次加載、固結(jié)過(guò)程轉(zhuǎn)換、土體滲透系數(shù)變化等具體工程實(shí)際狀況,對(duì)小樁后處理軟土地基的固結(jié)過(guò)程進(jìn)行較為全面的分析。再次,對(duì)小樁后處理復(fù)合地基的荷載傳遞過(guò)程及小樁的負(fù)摩擦力問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。從壓實(shí)填土、小樁及托盤(pán)、軟土的相互作用出發(fā),綜合分析包括填土土拱效應(yīng)、小樁托盤(pán)效應(yīng)、樁土相互作用等內(nèi)部因素的影響效應(yīng)及荷載傳遞性狀,建立一個(gè)小樁后處理荷載傳遞模型,以此為基礎(chǔ)分析了小樁負(fù)摩擦力、樁土變形的發(fā)展過(guò)程。結(jié)合扶項(xiàng)高速公路監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,將小樁后處理模型應(yīng)用于扶項(xiàng)高速項(xiàng)目橋臺(tái)路基后處理的計(jì)算,算例顯示小樁后處理模型具有一定的適應(yīng)性,對(duì)小樁后處理的荷載傳遞分析是合理有效的。最后,研究了后續(xù)加載的荷載傳遞問(wèn)題及小樁后處理復(fù)合地基的設(shè)計(jì)思路�；跇O限分析法、荷載傳遞法建立了后續(xù)荷載作用下填土-小樁、小樁-軟土荷載傳遞模型,進(jìn)行了理論分析和求解,并對(duì)負(fù)摩擦力的基本假設(shè)問(wèn)題進(jìn)行了討論。在分析內(nèi)、外填土樁之間變形范圍及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出以交通功能需求為基本條件的軟土路基小樁后處理復(fù)合地基設(shè)計(jì)思路�？傊�,本文基于小樁后處理復(fù)合地基的工程應(yīng)用狀況及目前發(fā)展面臨的技術(shù)問(wèn)題,在研究軟土結(jié)構(gòu)性及小樁后處理技術(shù)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)小樁樁側(cè)負(fù)摩擦力進(jìn)行了深入研究,并通過(guò)分析軟土路基后處理復(fù)合地基承載機(jī)理及變形控制機(jī)理,深化認(rèn)識(shí)復(fù)合地基中豎向增強(qiáng)體的承載機(jī)制、樁周地基土沉降變形機(jī)制、樁土之間荷載傳遞機(jī)制及其變化規(guī)律,為完善小樁后處理復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

土層相對(duì)于樁體形成向上的摩擦力稱(chēng)為正摩擦力；在軟土層或欠固結(jié)土層中出現(xiàn)土體沉降變形大于樁體沉降的情況，這時(shí)樁側(cè)土層相對(duì)于樁體形成向下的摩擦力稱(chēng)為負(fù)摩擦力（圖1.1）；在樁體上負(fù)、正摩擦力變換的位置，樁、土之間的摩擦力為零，這個(gè)位置被稱(chēng)為中性點(diǎn)。在中性點(diǎn)位置樁、土體具有相同的沉降變形而沒(méi)有相對(duì)位移，，所以確定中性點(diǎn)的位置對(duì)計(jì)算樁側(cè)負(fù)、正摩擦力的范圍和大小至為關(guān)鍵。圖1.1 樁土形成負(fù)摩擦力示意圖進(jìn)入上個(gè)世紀(jì)六十年代以后，國(guó)外對(duì)負(fù)摩擦力的研究進(jìn)入了較快的發(fā)展時(shí)期。Johanessen和Bjerrum[80]建議采用極限分析的方法計(jì)算負(fù)摩擦力，即軟土中

圖 2.1 軟土室內(nèi)壓縮曲線(xiàn)質(zhì)歷史時(shí)期，天然沉積的土體一般都經(jīng)歷剝蝕變過(guò)程，在內(nèi)因和外因的共同作用下[62]，形成、組分復(fù)雜的混合物介質(zhì)，并最終表現(xiàn)出獨(dú)有
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U416.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭麗云;劉建坤;肖軍華;陳立宏;朱瑞龍;;京九線(xiàn)路基壓實(shí)粉土力學(xué)特性的試驗(yàn)[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

2 李軍霞;王常明;張先偉;;基于擾動(dòng)狀態(tài)理論的軟土壓縮變形試驗(yàn)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2010年02期

3 徐永福;土體受施工擾動(dòng)影響程度的定量化識(shí)別[J];大壩觀測(cè)與土工測(cè)試;2000年02期

4 趙俊明;劉松玉;石名磊;張海軍;;交通荷載作用下低路堤動(dòng)力特性試驗(yàn)研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年05期

5 夏力農(nóng);王星華;蔣春平;;樁頂荷載對(duì)樁基負(fù)摩阻力特性的影響[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào);2005年04期

6 孔綱強(qiáng);楊慶;鄭鵬一;欒茂田;;單樁負(fù)摩阻力計(jì)算方法比較分析[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào);2008年01期

7 李西斌;賈獻(xiàn)林;;交通荷載作用下軟土路基沉降有限元分析[J];福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

8 劉振英;;土樣結(jié)構(gòu)擾動(dòng)的定量評(píng)價(jià)[J];工程勘察;1986年01期

9 任新玲;堤土強(qiáng)度特性和變形特性的試驗(yàn)研究[J];公路;2004年12期

10 胡海英;王釗;;含水量對(duì)壓實(shí)粘土的變形及強(qiáng)度性能的影響[J];公路;2007年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 謝耀峰;港口工程樁基水平承載力和負(fù)摩擦力的研究[D];河海大學(xué);2003年

2 童懷峰;高填方路基加寬后處理技術(shù)及變形性狀研究[D];鄭州大學(xué);2008年

3 張衛(wèi)兵;黃土高填方路堤沉降變形規(guī)律與計(jì)算方法的研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 張浩華;軟土高填方路基后處理技術(shù)及工程應(yīng)用研究[D];鄭州大學(xué);2004年

2 劉海濤;黃土地區(qū)橋頭跳車(chē)處理新方法研究[D];鄭州大學(xué);2004年

3 童懷峰;高填方路基后處理機(jī)理及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];鄭州大學(xué);2005年

4 韓仲;高填方后處理復(fù)合路基負(fù)摩阻力研究[D];鄭州大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2560487