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近年来,根据工业布局和城市发展规划,常需在沿海地区进行基坑开挖,而沿海地区分布着大范围的软土,给基坑支护带来困难。水泥土搅拌桩最适于加固各种成因的软土,因其具有造价低、止水效果好、无噪音、无污染、设备简单、工期短等独特优点,也被广泛应用于基坑支护。水泥土搅拌桩在基坑工程中作为重力式水泥土挡墙的应用技术已经相当成熟,但其存在变形大、开挖深度浅、挡墙厚度大等缺陷,为了弥补这一不足,可采用水泥土搅拌桩加锚杆组合支护体系。目前,这种组合支护体系还缺乏统一的比较完善的理论作为设计和施工依据,尤其对于这种组合支护体系的加固范围对基坑变形影响的研究更是少之又少,工程应用已经远远超过了理论的研究发展,有待进一步研究。 本文主要研究水泥土搅拌桩加固范围对基坑的影响。首先,对水泥土搅拌桩物理力学性质的室内试验结果进行了阐述和分析,用来确定水泥土搅拌桩的物理力学参数;然后,对深圳市火车站皮带廊基坑工程运用 MIDAS有限元分析软件进行三维数值模拟,验证所建水泥土搅拌桩与锚杆组合支护体系模型的正确性。最后,运用宁波地区的软土作为地基,建立基坑开挖深度在十米左右的组合支护体系模型,分析不同加固宽度、加固深度与变截面加固范围,对支护结构体系的影响。主要取得的认识与成果如下: (1)对水泥土物理力学性质的室内试验结果在含水量、重度、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、变形模量等方面进行阐述和分析。通过分析找到了根据原状土的物理力学参数确定水泥土搅拌桩物理力学参数的方法。 (2)对深圳市一具体的水泥土搅拌桩与锚杆组合支护基坑进行了三维数值模拟,其中水泥土搅拌桩采用摩尔—库伦本构模型。将模拟的结果与实际监测值在桩顶水平位移、桩顶竖向位移、桩体侧移三个方面进行分析比较,证明了模型建立方法的正确性,并通过分析发现水泥土搅拌桩加锚杆后桩体水平位移明显得到控制。 (3)分别对不同加固宽度、加固深度的基坑进行三维数值模拟,并将模拟的结果在桩体侧移、地表沉降、底部隆起三个方面进行分析。通过分析发现加固宽度对桩体侧移影响显著,对基坑底部隆起影响较小,而加固深度对基坑底部隆起影响显著,对桩体侧移影响不明显;并且找到了合理的加固宽度与加固深度范围。文中还对不同变截面加固范围对桩体侧移的影响进行了分析,分别找到了基坑长边与短边最佳的变截面加固范围。 上述认识与成果为模拟水泥土搅拌桩时本构模型的选取提供了新思路,并为根据原状土物理力学参数确定水泥土物理力学参数提供借鉴,得到的水泥土搅拌桩与锚杆组合支护结构体系的合理加固范围为类似工程的设计与施工提供了可靠的依据。