闭合水泥土围护桩深厚软土复合地基联合堆载预压模型试验研究

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深厚软土地基的处理一直是土木工程中的热门研究问题。由于深厚软土地基存在软土覆盖层较厚、结构稳定性差及承载能力低等问题,这使得各种传统处理方法往往难以达到理想的效果。近年来,随着地基处理技术的不断进步,软土地基的处理方式逐渐由单一技术向两种或多种技术联合运用的趋势发展,联合处理方法能够综合各单项技术的优势以取得更好的加固效果。本文将闭合水泥土围护桩施工技术与真空联合堆载预压技术相结合,通过对加固的理论分析、室内试验、模型试验和数值模拟的方法探讨了联合方法对深厚软土地基的加固效果和工后复合地基的承载特性,主要研究内容和成果如下:(1)对采集的软土进行一系列土工试验,确定土体的物理力学性质。分析普通硅酸盐水泥对原状土改良的基本原理和反应过程。通过设计水泥土配合比,确定水泥土的无侧限抗压强度增长变化趋势,为后续的模型试验提供理论依据。(2)基于闭合水泥土围护桩深厚软土复合地基条件下进行真空联合堆载预压的模型试验。设立两组采用不同加载方式的联合方案试验组和传统真空联合堆载预压的对照组,通过对各组试验的处理结果分析联合方案的加固效果及加固特点。在模型试验中探讨了各组工况中排水板内的真空度分布、孔隙水压力消散程度、含水率及固结沉降量的变化规律。结果表明,联合方案的加固效果明显优于传统方案,试验组的平均固结度较对照组高出8%。联合方案能够提高深厚软土地基的固结进程,进而缩短加固处理的工期。(3)使用FLAC3D数值模拟软件建立联合方案工后复合地基计算模型。根据水泥土围护桩在复合地基中受荷所承担的作用,将复合地基分为“围护型”和“承压型”。分析了“围护型”复合地基在各级荷载下土芯、连续墙及墙外表层土体的变形特性。荷载作用下“围护型”复合地基的变形主要集中在土芯、连续墙和墙体外侧05m的水平范围及地面以下06m的深度内,根据模拟结果进行“围护型”复合地基的综合应用探讨。(4)根据“承压型”复合地基的P-S曲线和荷载比分担情况确定其极限承载力,并通过理论分析进行了“承压型”复合地基的极限承载力验算。由近似计算方法的结果与数值模拟结果进行比较,得到了各承载分项的安全系数经验值。
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