【摘 要】
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近年来,水泥搅拌桩成为杭州和上海等沿海地区的基坑工程项目中较受欢迎的加固措施之一,但由于沿海地区的地质条件较差,迅速发展的地下工程使水泥搅拌桩施工事故的数量逐年递增。为了提高水泥土施工项目的安全性,国内外诸多学者使用有限元软件PLAXIS对水泥土加固工程进行数值模拟分析,但水泥土本构模型的选取一般采用已有模型粗略模拟,这就使得有限元分析的结果不够准确,可信度受到质疑。基于此,本文为了更清晰的了解水
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近年来,水泥搅拌桩成为杭州和上海等沿海地区的基坑工程项目中较受欢迎的加固措施之一,但由于沿海地区的地质条件较差,迅速发展的地下工程使水泥搅拌桩施工事故的数量逐年递增。为了提高水泥土施工项目的安全性,国内外诸多学者使用有限元软件PLAXIS对水泥土加固工程进行数值模拟分析,但水泥土本构模型的选取一般采用已有模型粗略模拟,这就使得有限元分析的结果不够准确,可信度受到质疑。基于此,本文为了更清晰的了解水泥搅拌桩从施工到破坏全过程的力学行为变化情况,本文以水泥和高岭土为原材料,以室内土工试验和数值分析方法为手段,以试验器材和有限元软件PLAXIS为工具,首先确定了水泥土的本构模型,其次采用室内土工试验标定了水泥土的本构模型参数,然后对水泥土的非线性行为进行数值模拟分析,最后对水泥土施工案例进行了应用分析,实现了理论与试验相结合,并应用于实际工程的数值分析的完整过程。本文的主要研究内容如下:(1)确定水泥土的本构模型。对有限元软件PLAXIS中适用于土体的各类本构模型进行了分节介绍,得出各模型在反映土体力学行为方面的差异性。结合室内试验成果,最终选择CTS模型用于水泥土力学行为的数值模拟分析。(2)水泥土本构模型参数的试验研究。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、劈裂试验(间接拉伸试验)和半圆弯曲试验的测试,用Origin拟合出不同龄期、不同水泥掺量下水泥土的荷载-位移曲线和应力-应变曲线等曲线,结合经验公式,最终计算得到水泥土的本构模型参数。(3)水泥土非线性行为研究。借鉴已有学者的研究成果,建立了数值分析的有限元模型,然后分析在受压和受拉状态下水泥土的位移场、塑性点分布和荷载-位移曲线等力学行为,并对受压状态下影响水泥土力学行为的参数进行敏感性分析。数值计算结果表明,在受拉或受压状态下,水泥土表现为非线性,并且水泥土埋置深度具有临界值。(4)重力式水泥土挡墙非线性破坏机理分析和加固方案研究。以杭州某重力式水泥土挡土墙滑塌事故为背景,利用水泥土的弹塑性及弹塑性损伤行为来阐述该工程失稳的机理,然后借鉴现有的基坑加固经验,继续采用有限元方法探讨能提高重力式水泥土围护结构刚度的有效措施。
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