文档介绍：东南大学
博士学位论文
气压劈裂机理与排水粉喷桩复合地基设计理论研究
姓名:章定文
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:刘松玉
20071229
劈裂技凰ε岩丫辛松钊胂低车难芯浚丫纬闪私衔3墒斓乃ε牙砺郏⒔摘要气压劈裂是指岩土体在高压气体作用下产生裂隙并发展的过程。国内外学者已经开始注意到气压劈裂现象,但对该理论国内外尚缺乏深入系统的研究。事实上,国内外学者对岩土工程中的另一成功应用于岩土工程的大坝设计、石油开采、地应力测试、地下污染物运移、地下干热岩体热能开发和环境修复工程等方面。但对气压劈裂问题,国内外尚未形成相应的理论,对其工程应用研究几乎空白,因此,对气压劈裂的机理、判别准则、气压劈裂裂隙的扩展模型及气压劈裂的工程应用等方面进行深入研究是十分必要的。本文以土体中的气压劈裂理论与应用为研究对象,采用理论分析、室内模拟试验、现场试验及数值模拟相结合的方法,深入研究了土体的气压劈裂机理、判别准则和裂隙扩展模型等基础理论,在此基础匕对基于气压劈裂理论开发的排水粉喷桩复合地基工法的加固机理、路堤荷载下的变形与固结特性及其计算方法进行了系统研究,建立了基于变形控制的排水粉喷桩复合地基设计方法,为排水粉喷桩复合地基新工法的推广应用奠定了理论基础。主要研究内容与成果总结如下:低匙芙崃送撂逯械钠古押退ε蜒芯拷梗员攘似古押退ε训牟钜欤指出了现有研究中存在的问题;全面回顾了与排水粉喷桩复合地基设计计算方法相关方面的研究成果,包括水泥土桩复合地基的沉降计算、固结计算及稳定性计算等的现行计算方法和研究成果,并捎美砺鄯治龅姆椒ㄑ芯苛送撂逯械钠古牙砺郏岢隽送撂逯械钠古鸦砗推鹋压力计算式;建立了气压劈裂裂隙的扩展模型;并分析了气压劈裂对土体渗透性的提高效应。ü夷谀D馐匝槁壑ち送撂逯衅古言恚⒋雍旯凵下壑ち嘶谄古鸦淼牡基处理新技术在地基加固中的可行性,为完善排水粉喷桩复合地基加固机理并开发基于气压劈裂机理的地基处理新技术奠定了理论基础。ü殖∈匝槁壑ち伺潘叟缱春系鼗しㄖ械钠古言怼7叟缱┕す讨校于喷气压力和搅拌叶片的剪切力作用在桩周土中生成较大的超静孔隙水压力,产生劈裂裂隙,由排水板和劈裂裂隙组成排水导气网络,为桩周土中超静孔隙水压力的消散和残余气体的排出提供了排水导气通道,一方面加速了桩周土中超静孔压的消散,另一方面,使粉喷桩喷粉更加顺畅,搅拌更加均匀,从而提高粉喷桩桩身质量,特别是深层粉喷桩的成桩质量。诼返毯稍叵伦廖实姆堑扔Ρ涮匦裕⒘伺潘叟缱春系鼗艹两导扑隳P汀=路堤、桩体、桩间土及下卧土层整体考虑,分别建立了各自的应力和位移计算式,通过界面处的位移和应力边界条件考虑各子系统之间的相互作用,得到了路堤荷载下排水粉喷桩复合地基总沉降计算模型,并利用淮盐高速公路试验段的实测沉降验证了该方法的合理性。ü捣治龇椒ㄆ饰隽寺返毯稍叵屡潘叟缱春系鼗探峄恚治霰砻髋潘叟缱复合地基的固结机理包括三大部分:排水板的排水效应、粉喷桩桩体应力集中效应及桩土间荷载转移形成的孔压梯度效应。在此基础上,建立了排水粉喷桩复合地基圃结计算简化模型,并通过现场实测沉降资料验证了简化模型的合理性。谄古鸦怼⑴潘叟缱春系鼗两涤牍探峒扑惴椒ㄑ芯康幕∩希诒湫慰刂设计的原则,建立了路堤荷载下排水粉喷桩复合地基实用设计方法。关键词:气压劈裂,劈裂机理,裂隙扩展,渗透系数,排水粉喷桩,非等应变,沉降,固结,设计方法指出了存在的问题。
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研究生龆杠日期:学“.那┟适烊掌冢痪研究生虢擎东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书两使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼
第一章绪论研究背景也出现了—些问题,如引起地面开裂、边坡失稳、构筑物受损、桩体深部质量差和桩体下沉簪S辗⒄随着我国现代化建设的发展,高速公路、铁路及港口码头等基础设施建设日新月异,地基处理技术得到了广泛应用和快速发展。水泥土搅拌桩作为—种有效的软土地基处理技术,在我国高速公路、铁路及工民建等领域得到了大量使用【。多年