循环荷载下土工格室-夯实水泥土楔形桩复合地基工作机理研究

基于对夯实水泥土桩复合地基及土工格室工作机理等研究成果的分析、归纳、整理，考虑公路荷载的特点，提出了土工格室－夯实水泥土楔形桩双向增强复合地基加固软土的新技术。通过土工格室充填砂复合体与纯砂垫层的竖向静载及动静单剪、隔震性能的振动台模型对比试验及大比例室内复合地基模型对比试验及数值模拟，研究循环荷载下土工格室充填砂的工作机理及减震隔震性能，对比分析加载周数及循环应力比对土工格室-夯实水泥土楔形桩及夯实水泥土圆柱形桩复合地基中桩土应力比、孔隙水压力、加固区和下卧区应力场及变形场、桩的荷载传递规律的影响；提炼用土工格室-夯实水泥土楔形桩加固软基的优点，建立循环荷载下土工格室－夯实水泥土桩－土共同作用分析模型；研究楔角对土工格室-夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状的影响，提出合理的楔角范围；课题的顺利实施，对提高夯实水泥土桩加固软弱土的效果，推动新的软基加固技术的开发与应用有较好的作用。

基于对夯实水泥土桩复合地基及土工格室加筋垫层工作机理等研究成果的分析、归纳、整理，考虑公路荷载的特点，提出了土工格室－夯实水泥土楔形桩双向增强复合地基加固软土的新技术。通过土工格室加筋垫层与纯砂垫层的竖向动静室内对比模型试验及大比例动静室内复合地基模型对比试验及理论分析，研究了循环荷载下土工格室加筋垫层的工作机理，对比分析了加载周数及循环应力比对土工格室加筋垫层-夯实水泥土楔形桩及夯实水泥土圆柱形桩复合地基工作性状的影响；提出了楔形单桩与桩周土相互作用、垫层对软土地基沉降控制效果及土工格室加筋垫层-夯实水泥土桩（楔形桩）复合地基相互作用的分析方法；研究了楔角对土工格室—夯实水泥土楔形桩复合地基工作性状的影响，提出了合理的楔角范围。研究结果表明，楔形桩侧壁倾角增大，桩侧摩阻力提高，桩与土之间的径向相互作用增强，单桩承载力提高；土工格室在提高垫层刚度、降低填土中的动静应力有一定效果，在减少地基永久变形方面效果突出；土工格室加筋垫层除通过筋材的抗拉作用来限制软土的侧向变形，以控制地基不均匀沉降，减小软土地基的最大沉降外，同时，由于它有一定的抗弯刚度，抗弯刚度能更好地降低软土地基的不均匀沉降。因此，土工格室加筋垫层对软土的加固效果比其它垫层更明显。采用夯实水泥土桩加固软土地基，能提高地基的临界循环应力比，增强地基抵抗循环荷载的能力；在相同的加荷周数和循环应力比的加载条件下，采用夯实水泥土楔形桩加固软土地基对降低地基永久沉降的效果比采用夯实水泥土圆柱形桩的效果要好些，且楔形桩的楔角越大，降低永久沉降的效果越明显；循环应力比越大，桩土应力比越大；桩土应力比随楔形桩楔角的增大而增大，随加载周数的增加而降低，并存在一临界加载周数,当加载周数小于临界周数，桩土应力比随加载周数迅速降低，超过临界周数，桩土应力比几乎不随加载周数的变化而变化。