粉喷桩复合地基沉降数值分析
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摘要
近些年来，随着经济建设不断发展，我国基础设施建设的规模愈来愈大。在土建、交通、水利等工程建设中会经常遇到软弱地基，软弱地基的处理方法层出不穷，许多经济、快速、有效的实用的方法在工程中已得到较广泛应用，粉喷桩复合地基就是这类方法中较典型的一种。但相应的理论研究工作却很滞后，严重制约了这些方法的发展和完善。此种情况导致粉喷桩复合地基的理论远落后于实践。因此对诸如粉喷桩等形式的复合地基作更深入、广泛的理论研究是岩土工程界极为关注和重视的课题之一。
本文将通过室内模型试验并借助大型有限元分析软件ANSYS，考虑复合地基中各种材料的非线性特性，对路堤载荷下粉喷桩复合地基的沉降特性进行初步的室内模型试验分析和数值模拟分析，找出粉喷桩复合地基的应力场、位移场、变形特性等的一些基本规律。着重对复合地基的沉降与桩长和桩距的关系进行研究，为优化设计提供理论依据。在此基础上，利用大型有限元分析软件ANSYS的优化设计功能对复合地基进行优化设计，求出复合地基的最优桩长和最优桩距。
With the constant enlargement of the basic civil engineering in our country, and more highways, bridges, houses, and so on, need to be built on the soft ground.There are various methods for managing soft ground,and many economical and effective methods have been widely used in engineering, DIM composite foundation is one of these methods. But the theory of the DIM composite foundation is trailed behind by the practice of the DJM composite foundation. This leads to the limitation of the development of DJM composite foundation,so it is important to investigate composite foundation theoretically.lt has become a hard-of-hearing problem in geotechnical engineering .
This paper has analyzed the mechanical properties of reinforced ground by means of model test and the application of finite element analysis software ANSYS. Some basic regularities of the load distribution, deformation characters, and so on, has been gained. The relation between the length of pile and settlement and the relation between the distance of pile and settlement are worked out, which provide thereunder for optimization,then the optimization of DJM pile composite foundation is done by means of ANSYS, the optimum length of pile and the optimum distance of pile are educed.
本文将通过室内模型试验并借助大型有限元分析软件ANSYS，考虑复合地基中各种材料的非线性特性，对路堤载荷下粉喷桩复合地基的沉降特性进行初步的室内模型试验分析和数值模拟分析，找出粉喷桩复合地基的应力场、位移场、变形特性等的一些基本规律。着重对复合地基的沉降与桩长和桩距的关系进行研究，为优化设计提供理论依据。在此基础上，利用大型有限元分析软件ANSYS的优化设计功能对复合地基进行优化设计，求出复合地基的最优桩长和最优桩距。
With the constant enlargement of the basic civil engineering in our country, and more highways, bridges, houses, and so on, need to be built on the soft ground.There are various methods for managing soft ground,and many economical and effective methods have been widely used in engineering, DIM composite foundation is one of these methods. But the theory of the DIM composite foundation is trailed behind by the practice of the DJM composite foundation. This leads to the limitation of the development of DJM composite foundation,so it is important to investigate composite foundation theoretically.lt has become a hard-of-hearing problem in geotechnical engineering .
This paper has analyzed the mechanical properties of reinforced ground by means of model test and the application of finite element analysis software ANSYS. Some basic regularities of the load distribution, deformation characters, and so on, has been gained. The relation between the length of pile and settlement and the relation between the distance of pile and settlement are worked out, which provide thereunder for optimization,then the optimization of DJM pile composite foundation is done by means of ANSYS, the optimum length of pile and the optimum distance of pile are educed.
引文
[1]曾国熙等主编．地基处理手册．中国建筑工业出版社，1988
[2]王国体，方诗圣，潘恒芳．复合地基理论与其工程应用．合肥工业大学学报，2000(6)：p1009-1012
[3]李坐山．石灰桩-粉喷桩在高速公路上的应用．东北公路，2001(4)：p29-30
[4]陈竹昌，王建华．采用弹性理论分析搅拌桩性能的探讨[J]．同济大学学报，1996，21(1)：17-25．
[5]Chang-Yu Ou,Tzong-Shiann Wu,Hsik-Hsieh. Analysis of Deep Excavation With Column Type of Ground Improvement In Soft Clay. Geotechnical Engineering, 1996.122(9):p709-715
[6]建筑地基处理技术规范(JGJ79-91)．北京：中国计划出版社，1992
[7]孙更生，郑大同主编．软土地基与地下工程．中国建筑工业出版社，1984
[8]高宏兴编著．软土地基加固．上海科学技术出版社，1990
[9]龚晓南．21世纪岩土工程发展展望．岩土工程学报，2000．(3)：p238-242
[10]周德泉，刘宏利，张可能．粉喷桩处理软弱路基的设计与沉降分析．地质与勘探，2001(2)．
[11]林琼．水泥搅拌桩复合地基的特性初探．[J]．第六届全国土力学与基础工程学术会议论文集．上海：同济大学出版社，1991，581-584．
[12]Ishizaki,Hitoshi. Effect of improved form on deformation of composite ground. Doboku Gakkai Rombun-Hokokushu/Proceedings of the Japan Society of Civil Engineers, 1994:p89-98
[13]Eslami,Abolfazl,Fellnius,Bengt H. Pile capacity by direct CPT and CPTu methods applied to 102 case histories. Canadian Geotechnical Journal, 1997.34(6):p886-904
[14]Chun,B.S,Kim,S.S,Kang,B.K,Koh,K.H. Improvement of marine clay by quick lime pile. Proceedings of the 1997 7th International Offshore and Polar Engineering Conference. Part 1(of 4):p720-726
[15]邢仲星，陈晓平．复合地基力学特性研究及有限元析．土工基础，2000．14(2)：p1-4
[16]明珉，王蔚．使用深层搅拌桩加固软土地基．建筑结构，1998(5)：p45-48
[17]龚晓南．复合地基．浙江大学出版社，1992
[18]周与诚．复合地基释义．地基基础工程，1997(3)：p48-51
[19]张荣堂，周北雁．浅论复合地基在高速公路软基处理中的应用．中南公路工程，1997．22(9)：p38-41
[20]张诚厚，袁文明，戴济群编著．高速公路软基处理．中国建筑工业出版社 1997
[21]梁伟平，黄宏伟，陆善飞等．粉喷桩固化剂新型材料强度的影响因素．岩土工程学报，1998，20(2)：23-25．
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[26]钱建固，陈正杰．软土地基水泥土群桩竖向应力传递机理分析．工业建筑，2001，31(11)：p35-39
[27]袁内镇，汪日新，陈泽涛，陈德春．石灰桩复合地基承载特性及承载力计算．第七届全国土力学及基础工程学术会议论文集，中国建筑工业出版社 1994：p590-594
[28]M.Bouassida,P. Debuhan and L.Dormieux. Bearing capacity of a foundation resting on a soil reinforced by a group of columns.Geotechnique, 1995.45(1):25-34
[29]Anon. Lime/cementstabilization. SoftGroundImprovement, 1996:p234-304
[30]Matsui,Tamotsu,Oda,Kazuhiro,Nabeshima,yasuyuki.Analytical study on settlement behavior of soft ground improved by SCP. Proceedings of the 1996 6th International Offshore and Polar Engineering Conference, Part 4(of 4):p582-587
[31]Chow, Y.K. Settlement analysis of sand compaction pile. Soils and Foundation, 1996.36(1):p111-113
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[36]张定．碎石桩复合地基的作用机理分析及沉降计算．岩土力学，1999．20(2)：p81-86
[37]W.G.K.Fleming A new method for single pile settlement prediction and analysis. Geotechniqe, 1992.42(3):411-425
[38]龚晓南，陈明中．关于复合地基沉降的一点看法．地基处理，1998．9(2)：p10—18
[39]龚晓南，段继伟．柔性桩的荷载传递特性．第七届全国土力学及基础工程学术会议论文集，中国建筑工业出版社1994：p605-610
[40]陈强华，张雁，洪毓康．软土地基刚性桩复合地基试验研究．第三届全国地基处理学术讨论会论文集，1992：p524-527
[41]段继伟，龚晓南，曾国熙．水泥搅拌桩的荷载传递规律．岩土工程学报，1994．16(4)：p1-8
[42]张雁，黄强．半刚性桩复合地基性状分析．岩土工程学报，1993．15(2)：p86-93
[43]马海龙，费勤法，洪毓康．柔性桩荷载传递机理研究．同济大学学报，1997．25(3)：p287-291
[44]毛前，龚晓南．桩体复合地基柔性垫层的效用研究．岩土力学，1998．19(2)：p67-73
[45]王长科，郭新海．基础-垫层-复合地基共同作用原理．土木工程报，1996．23(10)：p30-35
[46]Anon. Granular piles. Soft Ground Improvement, 1996: p186-233
[47]Sastry, V.V.R.N. Meyerhof, G.G Behaviour of flexible piles in layered clays under eccentric and inclined loads. Canadian Geotechnical Journal 1995.32(3):p387-396
[48]Mirza, U.A.A. Pile skin friction in clays. International Journal of Offshore and Polar Engineering, 1997.7(1): p77-80
[49]Bransby, M.F. Springman,S.M. 3-D finite element modelling of pile groups adjacent to surcharge loads. Computers and Geotechnics, 1996. 19(4):p301-324
[50]韩煊，李宁．复合地基中群桩相互作用机理的数值试验研究．土木工程学报，1999．32(4)：p75-80
[51]Peter Onuselogu, Yin Zongze.Pile behaviour in sand through experiment Chinese Journal of Geotechnical engineering, 1998.20(3):85-89
[52]秦建庆，孟杰武．考虑土的非线性的水泥土桩复合地基特性分析．岩土力学，1998．19(3)：p54-58
[53]周建民，丰定祥，郑宏．深层搅拌桩复合地基的有限元分析．岩土力学，1997 18(2)：p44-50
[54]李作勤．复合地基中桩土应力比和优化设．岩土力学，1995．16(4)：p30-37
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[56]张忠坤，殷宗泽，曹正康．复合地基临界状桩长的研究．岩土工程学报，1999．21(2)：p184-188
[57]刘和元，刘松玉．超长水泥土桩复合地基性状研究．东南大学学报，1999．29(2)：p63-69
[58]秦建庆，孟杰武，王文星．水泥土搅拌桩复合地基几个参数的探讨．华东公路1997(5)：p7—10
[59]娄国充．复合地基桩土应力比影响因素的分析．路基工程，1998(5)：p1—4
[60]胡幼常．砂土中群桩基础桩端承载力模型试验研究．硕士学位论文．武汉水利电力学院，1990
[61]王祥．粉喷桩在深厚软基处理中的试验研究．岩土工程学报，2001．21(4)：p513-515
[62]美国ANSYS公司北京办事处，ANSYS高级技术分析指南，1998
[63]金宗川．石灰桩复合地基工作性状试验研究．硕士学位论文．中国科学院武汉岩土力学研究所，1993
[64]金宗川．垫层作用下石灰桩复合地基工作性状．岩土工程学报，1998．20(2)：p37-40
[65]叶观宝，叶书麟．水泥土搅拌桩加固软基的试验研究．同济大学学报，1995 23(3)：p270-275
[66]陆贻杰，周国钧．搅拌桩复合地基模型试验及三维有限元分析．岩土工程学报，1989．11(5)：p86-91
[67]宋春生，李富强粉喷桩复合地基在工程中的应用，洛阳大学学报，1999 23(2)：p47-51
[68]刘志丰，周振国，孟伟金，面积置换率和加固层厚度对复合地基变形的影响，工程质量．2001(2)：p26-28
[69]陈强，章宇强，黄志义，洪向东．粉喷桩加固高速公路软土地基的变形规律研究．华东公路，2001(5)：p37—39
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