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本文以江苏省交通科学研究项目“高速公路路堤拓宽稳定性控制技术研究”为依托,进行了控制模量桩复合地基的室内模型试验研究,以未穿透软土层刚性桩复合地基荷载传递及变形规律为主要研究内容,得出了此工况下,桩顶及桩间土的应力分布形式,桩身轴力的传递规律,荷载与沉降之间的对应关系以及复合地基的破坏模式。在此基础上,利用岩土有限元软件PLAXIS V8分析了桩体复合地基参数对拓宽路基变形的影响,以及铺设土工格栅对拓宽路基变形和稳定性的影响。主要工作内容如下:
1、设计螺旋钻头在模拟土层中进行室内控制模量桩的成桩,在模型箱内进行地基土及控制模量桩复合地基的静荷载试验,通过对传感器采集的数据分析,得出桩体复合地基桩与桩间土应力的分布规律,对于未打穿软土层的复合地基,桩土应力比随荷载的增加而减小,最终的破坏形式是桩体刺入下卧层导致沉降过大。在外荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而不断减小,最大桩侧摩阻力随荷载增加有向下移动的趋势;
2、通过岩土有限元软件PLAXIS V8对路基拓宽变形性状及桩土之间的相互作用进行了分析,并在此基础上进行桩体模量,桩长,桩间距等参数对路基拓宽变形影响的分析,刚性桩的弹性模量较大,对存在下卧软土层情况下,增加桩体的模量对控制复合地基变形的意义不大,桩长及桩间距对沉降的影响较为敏感,桩土应力比与垫层的刚度密切相关,随着垫层刚度增加,桩土应力比增大。
3、通过岩土有限元软件PLAXIS V8对路基拓宽中铺设土工格栅对变形控制性状的影响进行了分析,在新路基中分层铺设土工格栅,对降低新老路基的沉降及差异沉降的作用不十分明显,但对减少新路基的水平位移起到一定的作用,土工格栅抗拉刚度越大,对减少水平位移的作用越明显。在此基础上应用强度折减法对路基稳定安全系数进行了计算,结果表明土工格栅铺设显著的提高了拓宽工程中高填土路堤的稳定性,并改变了路堤破坏滑动面的形状及位置。