浅谈排水粉喷桩复合地基固结理论研究

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1、东南大学硕士学位论文排水粉喷桩复合地基固结理论研究姓名：陈蕾申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘松玉20060221摘要排水粉喷桩复合地基法是在粉喷桩法基础上发展起来的一种新型地基处理技术，结合了粉喷桩与排水固结技术两者的优势。与传统的粉喷桩复合地基相比。该类地基增加了竖向的排水通道，改变了土中孔隙水的渗流路径，因而在加载条件下地基中超静孔隙水压力的产生与消散规律也发生改变。而与目前的排水固结法相比，粉喷桩的存在所体现的桩体效应使该类地基在荷载传递规律上具有明显的复合地基特征。固结理论是整个软基处理设计与实践的

2、理论基础，软土强度增长和沉降发展直接与固结度相关，因此对排水粉喷桩复合地基展开基本固结特性的研究具有重要的实践意义。本文即在此背景下展开了排水粉喷桩复合地基固结理论的研究。本文基于Barron固结理论，针对排水粉喷桩这种组合型复合地基提出了加固区的固结计算简化模型，并据此推导出加载情况下任意时刻超静孔隙水压力以及固结度的计算公式；讨论了下卧层以及复合地基整体的固结计算简化方法；考虑排水粉喷桩加固区与下卧层接触面孔压的连续性，编制了基于双层地基一维固结理论的排水粉喷桩复合地基整体固结计算程序；针对多级加载条件下超静孔压的

3、消散规律，提出了根据孔压计算土体固结度的近似公式。提出了平面应变假定下排水粉喷桩复合地基考虑应力与渗流耦合的数值计算方法，建立了基于Biot固结理论的有限元模型，针对具体的排水粉喷桩法工程实例进行了加载过程以及加载完成后地基固结性状的数值模拟，并与常规粉喷桩模拟结果进行了对比。研究表明无论是加固区还是下卧层，排水粉喷桩法因为排水板的作用，在加载后同一时刻同一深度的超静孔压值都明显小于传统粉喷桩法；且距地表越近，孔压越小，固结增长速率越快。通过原位试验，对比了排水粉喷桩复合地基与常规粉喷桩复合地基的固结特性以及基本变形规

4、律；用本文提出的固结理论计算和数值模拟方法对排水粉喷桩现场试验进行了验算，三者得到的超静孔压消散规律、固结度增长规律和沉降历时规律都保持一致，验证了本文针对排水粉喷桩复合地基提出的理论、数值方法的适用性。最后采用数值模拟的方法比较了排水粉喷桩、常规粉喷桩、排水板以及天然地基四种工法下地基的固结特性，并通过理论和数值方法定量分析了排水粉喷桩复合地基中粉喷桩的模量、桩间距、排水板的渗透系数以及垫层等因素对固结过程的影响。研究认为粉喷桩的存在对地基加固区土体的孔压值影响较大，而在地基下卧层有无粉喷桩或排水板对土体孔压影响都很

5、大。在一定范围内，提高粉喷桩桩体模量、桩间距以及排水板的渗透系数能加快孔压消散，提高固结速率，而垫层的厚度和模量对固结的影响很小。关键词：排水粉喷桩复合地基法(2D工法)，固结，数值模拟，现场监测AbstractDJMcombinedwithPVDmethod(2Dmethod)isanewsol(groundimprovementmethod,whichdevelopsfromDryjetmixingcolumnmethod(DJM)．2DmethodcoversalladvantagesofD,ⅡVlanddrai

6、nageconsoliduteonmethod．ComparedwithtraditionalDJM,thegroundimprovedby2Dmethodhasadifferentruleonaccumulationanddissipationofexcessporewaterpressinvirtueofaddingthepenetrationpathofporewateringroundsoil．Bycontrastingwiththethenceconsolidationmethod,thepresenceof

7、DJlvIaffordsthepileeffect,whichmakesthegroundhaveanobviouscompositebehavior．Asanewtechnique,thetheoryof2Dmethodstillneedaful'tllerstudy．Consolidationtheoryisanimportantguidanceindesignandpracticeforsoftground,thereisadirectcorrelationbetweensoils廿engthandconsoli

8、dationdegree，soitissignificanttorevealthebasalconsolidationbehaviorof2Dmethod．Basedonsuchbackground,aresearchonconsolidationtheoryof2Dmethod．isconductedinthepaper．Asi