螺旋擠擴樁成孔過程中土體力學響應的宏細觀機理研究.pdf

1、螺旋擠擴樁在國外工程界已經(jīng)得到推廣應用，但無論在國外或是國內，螺旋擠擴樁的理論研究都遠遠落后于工程實踐，對螺旋擠擴樁的成樁機理尚不明確。
　　 本文通過模型試驗和顆粒流數(shù)值模擬對螺旋擠擴樁成孔過程中的土體擠擴宏細觀機理進行研究，本研究可為螺旋擠擴樁的設計理論的補充和完善提供科學基礎，也能為螺旋擠擴樁的施工提供理論指導。同時開發(fā)的離散-連續(xù)耦合分析方法可為復雜的巖土問題分析提供一條新途徑。
　　 利用自行設計的可視化模型裝

2、置，對螺旋擠擴樁下旋成孔過程進行模型試驗。利用高像素數(shù)碼相機獲取試驗過程中的一系列高分辨率的數(shù)碼照片，對照片通過Geodog程序進行分析，得到不同深度土層在螺旋擠擴鉆頭掘進過程的位移場分布規(guī)律；分析了成孔過程中土體應力場的變化規(guī)律；利用Olympus體式顯微鏡以及CCD攝像/照相設備獲取砂土顆粒細觀原始照片，用砂性土細觀組構分析軟件Geodip進行分析，研究鉆頭與土體作用的細觀機理。
　　 通過對螺旋擠擴樁下旋成孔進行足尺現(xiàn)場試

3、驗，研究螺旋擠擴鉆頭下旋掘進過程對周圍土體的擠擴效應特性和孔周圍土表隆起特性，為螺旋擠擴樁的理論研究和設計施工提供工程依據(jù)。
　　 以試驗標準砂的直剪試驗結果為基礎，通過采用顆粒流模擬直剪試驗結果，獲得可用于試驗砂土力學性質模擬的細觀參數(shù)，以此參數(shù)為基礎，建立顆粒流地基土模型。通過采用廣義螺旋墻和廣義圓柱墻組合成螺旋擠擴鉆頭模型，通過按掘進下旋速度比施加掘進速度和下旋轉速，模擬鉆頭下旋成孔。通過模型試驗和現(xiàn)場試驗驗證顆粒流結果的

4、正確性，進一步研究不同掘進下旋速度比成孔的位移發(fā)展模式，成孔形成機理，孔周圍土體孔隙率變化和應力分布，以及顆粒接觸形態(tài)的演化過程等，多角度揭示螺旋擠擴樁成孔過程宏細觀力學內在機制。
　　 基于離散單元顆粒流方法和有限差分方法開發(fā)離散-連續(xù)耦合分析方法，通過考慮離散-連續(xù)交界面處的顆粒與單元相互接觸作用，在連續(xù)單元中接觸點速度按型函數(shù)對交界面處的節(jié)點速度進行插值，將與顆粒的接觸力按權值函數(shù)分配到交界面節(jié)點上，建立離散-連續(xù)耦合計算