岸边软土区碎石桩复合地基受力变形特性分析

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1、学校代号10532学号S12011014分类号TU473密级公开硕士学位论文岸边软土区碎石桩复合地基受力变形特性分析学位申请人姓名王纯子培养单位土木工程学院导师姓名及职称陈昌富教授学科专业岩土工程研究方向复合地基论文提交日期2015年5月19日学校代号：10532学号：S12011014密级：公开湖南大学硕士学位论文岸边软土区碎石桩复合地基受力变形特性分析国家自然科学基金项目（51278186）学位申请人姓名：王纯子导师姓名及职称：陈昌富教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2015

2、年5月19日论文答辩日期：2015年5月22日答辩委员会主席：赵明华教授StressanddeformationcharacteristicsanalysisforgravelpilecompositefoundationinshorebyWANGChunziB.E.(ShaoyangUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngine

3、eringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorCHENChangfuMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在巧师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＂作者签名：日期：ｗｒ年ｋ月＼日学位

4、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密因。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：寺日期年月日守师签名：日期年＾月日岸边软土区碎石桩复合地基受力变形特性分析摘要

5、在内陆和西部地区修筑公路和铁路，常遇到江河、湖泊、沼泽、山谷等大量岸边软土地基，表现为成因复杂、均匀性差、工程性质差异大，导致工程实践中面临着地基沉降不均匀，稳定性差，以及工后沉降大等问题。碎石桩加固技术因其造价低廉、便于取材、施工工艺简单、加固效果理想等特点，国内外众多学者对其受力变形特性分析进行了比较深入的研究和探讨，也提出了一系列行之有效的方法，但是在工程实践中还存在着较多的问题和不足，有待于进一步的完善和发展。首先，本文针对软土区顶部加箍碎石桩复合地基，根据理论上较为严密的极限分析上限法，通过构建协调的

6、速度场，综合考虑土重和加箍段桩侧摩阻力等因素的影响，基于能量平衡原理推导出了单桩极限承载力递推计算公式。并在此基础上，利用随机优化搜索方法搜索出临界滑裂面，从而获得更为合理、严密的顶部加箍碎石桩极限承载力计算方法。最后，结合典型的工程实例进行了对比验证和参数分析，结果表明：本文结果与实测值、既有方法计算值相比相对误差在5.4%范围内，最优顶部加箍深度约为桩体半径的8倍。其次，在深入研究柔性基础下加箍碎石桩复合地基变形力学机理的基础上，针对岸边软土区工程实践中出现的全长加箍碎石桩复合地基，分析其破坏模式，探讨其沉

7、降和侧向变形量计算方法。以微段单元为分析基础，考虑桩土相对滑移特性以及桩周土体径向变形（即鼓胀）的影响，根据加箍碎石桩体-土变形协调，利用弹性力学空间问题引入拉普位移函数，推导出全长加箍碎石桩复合地基沉降以及侧向鼓胀计算公式。以期完善加箍碎石桩复合地基沉降分析方法，以及为按沉降控制的复合地基优化设计提供计算依据。最后，基于正交试验设计理论设计数值模拟试验方案，在ANSYS构建的三3D维网格模型基础上，通过FLAC模拟计算分析，获得岸边软土区碎石桩复合地基沉降特性、影响加固效果的主要因素及影响规律，并由极差、方差

8、分析量化各因素的影响权重。研究表明复合地基中各影响因素对最大沉降值的影响程度存在差异，其中软土层压缩模量、路堤下中点软土厚度、泊松比具有极显著的影响。同时通过对试验结果的回归分析，得到了影响因素下复合地基的沉降计算式。此外，下卧硬层倾斜影响着最大沉降值位置点，沉降变形曲线不再按对称分布，须引起工程实践重视。关键词：碎石桩；受力变形；岸边软土；下卧倾斜硬层；数值模拟；正交设计II硕士学位