流塑狀軟土復(fù)合地基失效機(jī)理及處理方法研究.pdf

1、我國(guó)高速鐵路流塑狀軟土地基處理時(shí)大量采用CFG樁、管樁以及鋼筋混凝土灌注樁等樁體較強(qiáng)的剛性樁來(lái)解決地基承載力不足和路基工后沉降問(wèn)題。然而在實(shí)際工程中還是出現(xiàn)了地基處理失效、填筑期間路基整體滑塌、開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后短期內(nèi)鐵路路基失穩(wěn)和下沉等一系列工程問(wèn)題。這主要是因?yàn)閷?duì)流塑狀軟土具有極低的抗剪強(qiáng)度和高觸變的工程特性認(rèn)識(shí)不足，對(duì)樁土模量差異較大的樁土互作用機(jī)理認(rèn)識(shí)不清，以及CFG樁體在流塑狀軟土地基中的抗剪貢獻(xiàn)及破壞模式研究不夠深入，在進(jìn)行路堤穩(wěn)定

2、分析時(shí)仍然采用傳統(tǒng)極限平衡法，高估了路堤穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致在實(shí)際工程中地基處理方法選擇不當(dāng)。
　　為解決流塑狀軟土地基處理中存在的問(wèn)題，本文首先通過(guò)有限元分析方法對(duì)單根樁在流塑狀軟土不同工況下的工作機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值分析，主要研究了不同樁土模量比、樁體與滑弧切線(xiàn)的不同夾角、不同抗剪強(qiáng)度指標(biāo)條件下樁體的抗剪特性、破壞模式及樁土相互作用機(jī)理，本文將樁體對(duì)抗剪的貢獻(xiàn)定義為“視抗剪強(qiáng)度”。結(jié)果表明：樁體自身剛度、樁土模量差異、土體抗剪強(qiáng)度以及樁

3、與滑弧切線(xiàn)間夾角等是影響“視抗剪強(qiáng)度”的主要因素；隨著樁土模量比及樁與滑弧切線(xiàn)間夾角的減小，樁體“視抗剪強(qiáng)度”逐漸增加；同時(shí)隨著樁土模量差異逐漸增大，樁體可能發(fā)生的破壞模式依次為樁體抗剪切破壞、受拉(壓)破壞、彎曲破壞、土體繞流破壞、樁體傾倒破壞和樁體整體側(cè)移破壞，對(duì)應(yīng)不同破壞模式下CFG樁具有不同的“視抗剪強(qiáng)度”。此外，樁體與滑弧切線(xiàn)間夾角反映了位于路基下不同樁體的位置特點(diǎn)，隨著樁體與滑弧切線(xiàn)的夾角逐漸增加，樁體破壞形式由拉彎破壞、彎

4、曲破壞逐漸過(guò)渡到壓彎破壞及承壓破壞。當(dāng)樁土模量比大于2000:1時(shí)，流塑狀軟土地基不適合采用CFG等剛性樁來(lái)處理。
　　在樁土互作用機(jī)理和樁體破壞模式研究基礎(chǔ)上，本文提出了基于CFG樁“視抗剪強(qiáng)度”的 Bishop圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定檢算方法，該方法采用極限平衡法并假定圓弧滑動(dòng)面，沿滑動(dòng)面上樁體和土體產(chǎn)生剪切破壞，樁體有效抗剪強(qiáng)度采用“視抗剪強(qiáng)度”，而不是單純采用加固體與土形成的復(fù)合土層的抗剪強(qiáng)度。該方法既能反映剛性樁復(fù)合地基支承路堤的失

5、穩(wěn)破壞機(jī)理，又能合理評(píng)估其穩(wěn)定性。通過(guò)與國(guó)內(nèi)外剛性樁加固軟土地基整體穩(wěn)定性多種方法對(duì)比分析，結(jié)果表明基于“視抗剪強(qiáng)度”的安全穩(wěn)定性系數(shù)更為合理。
　　基于流塑狀軟土-樁相互作用機(jī)理研究和流塑狀軟土復(fù)合地基穩(wěn)定性分析方法研究，本文提出了“排水固結(jié)+復(fù)合地基”相結(jié)合的新型流塑狀軟土地基處理方法，其中樁土模量比是關(guān)鍵因素，其值偏大不安全、偏小不經(jīng)濟(jì)，當(dāng)樁土模量比大于2000:1時(shí)，采用排水固結(jié)的手段提高流塑狀軟土地基的抗剪強(qiáng)度，再進(jìn)行C