灰土桩复合地基是一种处理湿陷性黄土地基简便、经济、有效的以土治土的方法,在工程中已得到广泛的应用,但目前对灰土桩复合地基的理论研究远落后于工程实践需求,所以本文对灰土及灰土桩复合地基的承载机理和基本性状作了进一步的探讨。 实践证明,要有效地提高复合地基的承载力,减少沉降,重点应放在提高桩体材料的强度(刚度)上,使得上部荷载能借助桩体传递到更深更广的土层中去。本文首先在前人研究的基础上,研究了灰土的强度及其影响因素,分析了不同含灰量黄土灰土的击实性及击实黄土灰土的抗剪性能和压缩性。结果表明:含灰量对灰土的击实性、抗剪性能和压缩性有明显的影响,含水量也是影响灰土抗剪性能、压缩性的一个重要因素,养护龄期对击实灰土的抗剪性和压缩性影响非常显著。文中得出了不同灰土比灰土的最优含水量、最大干重度、最大凝聚力、最大内摩擦角及其变化规律,以及灰土的抗剪性随养护龄期的变化规律,并提出了一些建议,供施工和设计人员参考。 本文还对灰土桩复合地基的实际效果进行了试验研究,结果表明灰土桩处理的地基工程性能得到显著的提高,桩间土在成桩时受到扰动,原始结构遭到破坏后又形成新的结构,力学性能已恢复并有所提高,桩间土的湿陷性已基本消除。通过对不同位置的桩间土的物理力学性能的试验比较,表明人工成孔挤密灰土桩对桩周土的挤密效果不明显。文中还对挤密黄土的抗剪特性进行了试验研究。 论文最后利用室内试验得出的灰土参数,对灰土桩复合地基进行了有限元数值分析,探讨了单桩复合地基在竖向荷载作用下的临界桩长及其影响因素,结果表明灰土桩单桩复合地基在竖向荷载作用下存在临界桩长,临界桩长随桩径的增大而增大,灰土比和成孔方式对临界桩长的影响不大。 由于桩体的存在,灰土桩单桩复合地基中桩体的应力集中现象仍然很明显,在荷载作用下,垫层材料发生流动补偿,使桩间土与基础始终保持接触,调整了桩土的应力分布,使桩间土的承载力得到一定程度的发挥。通过改变桩体、桩周土的模型参数,分析灰土比及成孔方式对灰土桩复合地基的基本性状的影响,得出灰土比对灰土桩复合地基的附加应力、桩土应力比的影响较小,而成孔方式对灰土桩复合地基的附加应力、桩土应力比的影响较大的结论。