剛性樁加固路堤穩(wěn)定分析方法研究.pdf

1、在軟土地基上修筑高速公路、高速鐵路路堤時(shí),路堤穩(wěn)定性往往成為限制路堤填土高度和填土速度的重要因素。除傳統(tǒng)的砂樁、碎石樁外其他各種不同樁型如水泥攪拌樁、CFG樁、素混凝土樁、大直徑薄壁筒樁等已在路堤下軟土地基處理中得到了應(yīng)用。這些其他各種不同樁型與砂樁、碎石樁在強(qiáng)度和剛度上有較大的差異。然而,這些不同樁型加固地基的穩(wěn)定分析均采用傳統(tǒng)的極限平衡法。
　　 已有的針對水泥攪拌樁加固路基的穩(wěn)定分析已經(jīng)表明,運(yùn)用極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定分析,相

2、比強(qiáng)度折減數(shù)值方法高估了路基穩(wěn)定性。針對水泥攪拌樁加固地基的離心機(jī)試驗(yàn)研究表明,地基中的水泥攪拌樁并非只發(fā)生剪切破壞,在很多情況下,彎曲破壞較剪切破壞更易于發(fā)生,根據(jù)樁彎曲破壞計(jì)算的穩(wěn)定安全系數(shù)能更好地符合試驗(yàn)的結(jié)果,而采用樁體剪切破壞的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果高估了地基穩(wěn)定性。
　　 目前各種不同樁型加固地基的穩(wěn)定分析均采用極限平衡法,英國規(guī)范中提出了一種不同于極限平衡法的計(jì)算剛性樁加固地基穩(wěn)定性的方法,通過本文的分析,該方法也不能完全反

3、映剛性樁加固地基中樁的抗滑機(jī)理和破壞形式,需要對剛性樁加固地基的穩(wěn)定性進(jìn)行針對性的分析。
　　 本文首先對文中數(shù)值計(jì)算中采用的“樁單元”模型進(jìn)行了驗(yàn)證,通過和參考文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果的對比,明確了“樁單元”參數(shù)取值對計(jì)算樁彎矩的影響規(guī)律。關(guān)于樁加固邊坡的穩(wěn)定分析已有較多的研究,因此本文對樁加固邊坡中加固樁位置、加固樁剛度對邊坡的變形、穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究,進(jìn)而有助于對位于路堤下不同位置單樁抗滑機(jī)理和破壞形式進(jìn)行分析。并對路堤下單樁加固樁

4、位置及樁體剛度對路堤穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究。在單樁模型分析基礎(chǔ)上建立路堤下群樁加固路堤三維數(shù)值分析模型,對路堤下不同位置樁的抗滑機(jī)理和破壞形式進(jìn)行分析,然后將樁加固路堤三維問題轉(zhuǎn)化為二維分析模型,根據(jù)樁發(fā)生不同破壞形式提供抗滑貢獻(xiàn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。通過本文分析,素混凝土樁的彎曲破壞較剪切破壞更易于發(fā)生,按樁發(fā)生彎曲破壞,按樁發(fā)揮抗彎強(qiáng)度提供抗滑貢獻(xiàn)進(jìn)行了樁加固路堤穩(wěn)定性分析。并按樁體彎曲破壞深度處樁體截面間摩擦力提供抗滑貢獻(xiàn)進(jìn)行了穩(wěn)定性分

5、析,對英國規(guī)范中由加固樁體在滑動面處的軸力提供抗滑貢獻(xiàn)計(jì)算了樁加固路堤的穩(wěn)定性。在按樁不同破壞模式,樁按不同方式提供抗滑貢獻(xiàn)進(jìn)行穩(wěn)定分析時(shí),根據(jù)樁的抗滑貢獻(xiàn)計(jì)算樁的可使用抗剪強(qiáng)度,即根據(jù)樁所提供的抗滑貢獻(xiàn)計(jì)算其按發(fā)揮抗剪強(qiáng)度提供相同抗滑貢獻(xiàn)時(shí)的抗剪強(qiáng)度,稱其為可使用抗剪強(qiáng)度,該可使用抗剪強(qiáng)度可用于極限平衡法或強(qiáng)度折減數(shù)值方法穩(wěn)定性分析。
　　 實(shí)際工程中多在路堤底部與樁項(xiàng)之間設(shè)置墊層,在墊層中設(shè)置土工格柵,因此本文也對樁頂設(shè)置土