【摘 要】
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劈裂注浆桩复合地基由桩体-支脉-土体三者组成,由此三者组成的劈裂注浆桩复合地基通过桩与土、桩与桩之间的联动效应共同承担荷载,显著提高了地基承载力。其施工简单、造价低廉,作为黄土地区低层建筑物的复合地基有着显著优势。但是目前黄土地区劈裂注浆桩复合地基承载特性研究还不够成熟,其荷载传递机理不明确。基于此,论文以黄土地区劈裂注浆桩复合地基为研究对象,采用室内土工试验、理论分析及现场试验相结合的方法,开展
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劈裂注浆桩复合地基由桩体-支脉-土体三者组成,由此三者组成的劈裂注浆桩复合地基通过桩与土、桩与桩之间的联动效应共同承担荷载,显著提高了地基承载力。其施工简单、造价低廉,作为黄土地区低层建筑物的复合地基有着显著优势。但是目前黄土地区劈裂注浆桩复合地基承载特性研究还不够成熟,其荷载传递机理不明确。基于此,论文以黄土地区劈裂注浆桩复合地基为研究对象,采用室内土工试验、理论分析及现场试验相结合的方法,开展黄土地区劈裂注浆桩复合地基承载机理的研究。具体研究工作及主要成果如下:(1)通过对桩径、桩长与桩土模量比的系统分析,判定劈裂注浆桩复合地基属于柔性桩复合地基;基于桩土位移协调、桩侧摩阻力为三角形分布以及竖向桩体与水平向支脉竖向位移一致的假设,确定桩体有效桩长,揭示桩身应力、桩侧摩阻力沿桩身的分布情况,并计算得在某一竖向荷载作用下桩体的压缩量。(2)在黄土地区系统开展定向可控劈裂注浆试验,通过控制注浆量与分段注浆的方式,实现劈裂注浆的定向可控。将注浆过程中注浆量Q、注浆压力P和注浆时间T,绘制成P-Q-T关系曲线图,通过关系曲线图得出当注浆压力在0.4MPa以下时,土体不发生显著劈裂。为实现黄土地区劈裂注浆桩支脉的定向可控,设计了一种适用于黄土地区的定向劈裂注浆技术的注浆管。(3)系统开展室内土工试验与结石体性能试验研究,测定土体的含水率、密度、液塑限、固结度及压缩模量等,为劈裂注浆注浆量的计算以及桩体有效桩长、摩阻力等内容的计算提供了基本参数。在劈裂注浆完成一段时间后对现场劈裂注浆桩开挖,测量查看劈裂注浆形成支脉间距、数量、长度等,并与设计值进行对比分析,通过与设计值的偏差判断劈裂注浆的可控性。结果表明,其偏差均在±30%以内,可实现黄土地区劈裂注浆桩支脉的定向可控。(4)利用土体性能和结石体性能的试验结果计算了劈裂注浆桩有效桩长Lc以及桩侧摩阻力与桩体深度的关系式,并绘制了支脉深度与支脉摩阻力的关系曲线图,由关系曲线图得出刚性基础下支脉深度为Lc/3时,支脉所受摩阻力最大。(5)将混凝土块配重作为反力装置,进行了劈裂注浆桩复合地基单桩复合静载荷试验。将试验结果绘制成荷载P与沉降量S的关系曲线图,由P-S关系曲线图确定了不同支脉深度劈裂注浆桩复合地基的极限荷载。利用极限荷载与有效桩长等参数计算了桩体压缩量。计算结果表明:桩体压缩量与桩顶沉降量的差值在桩体压缩量的15%以内,得出在刚性基础下以桩土位移协调推导的荷载传递机理能够作为工程设计的参考依据。
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