下卧倾斜地层条件下CFG桩土复合地基受力变形特性研究

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CFG桩土复合地基凭借其工艺简单、经济效应好、地基沉降变形小等优势被广泛运用于高速公路、铁路路基的软土地基处理中,但其稳定性问题至今没能得到很好地解决,尤其是在倾斜下卧地层上修建的路基更容易发生病害。鉴于此,本文采用室内物理模型试验和数值模拟分析相结合的手段,研究了下卧倾斜地层CFG桩土复合地基的受力变形特性;揭示了桩端嵌岩深度、下卧地层力学特性和桩间距对下卧倾斜地层条件下CFG桩土复合地基受力及变形特性的影响,论文的主要工作和成果如下:(1)基于相似理论,对下卧地层倾角为15°的CFG桩土复合地基开展室内物理模型试验,从复合地基的p-s曲线和受力情况两方面揭示了下卧倾斜地层条件下CFG桩土复合地基的沉降、侧向土压力以及桩体弯矩和轴力的变化规律。结果表明:在加载过程中复合地基软土厚度较大一侧的沉降量大于软土厚度较小一侧,且上部荷载越大,沉降差异越明显;复合地基侧向土压力沿深度方向呈现出先增大后减小的变化趋势,并在中上部出现应力峰值。(2)以室内物理模型试验为基础,采用三维有限单元数值方法对不同下卧地层倾角条件下CFG桩土复合地基进行研究,通过逐一对比分析各桩桩身弯矩的变化规律,揭示了下卧地层倾斜对CFG桩土复合地基的影响。结果表明:随着下卧地层倾斜程度的增大,路堤下桩体的桩身弯矩逐渐增大,桩身轴力逐渐减小,相较于下卧地层水平时桩体更容易在软土-基岩交界面处发生弯曲破坏。(3)考虑下卧地层倾角为15°的情况,通过数值分析研究了不同桩端嵌岩深度、不同下卧地层力学特性和不同桩间距条件下CFG桩土复合地基的受力及变形特性以及桩体的潜在破坏模式。结果表明:随着桩端嵌岩深度的增大,桩的破坏模式逐渐由整体倾覆破坏向弯曲破坏转变;随着下卧地层强度的增大,桩的破坏模式逐渐由侧移破坏向弯曲破坏转变;随着桩间距的增大,群桩整体刚度明显减小,桩体发生弯曲破坏的可能性将大大增加,承受轴力较大的桩还会有发生上刺破坏的可能。
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