多元复合地基多桩型相互作用机理与固结理论研究

With a comprehensive approach by combining theoretical analysis, numerical calculation and model test, this project will firstly conduct a thorough study on the interaction mechanism between various types of column in combined composite ground, and determine the predominant controlling factors and their variation laws. Based on this, the clogging effect and the lateral deformation of granular columns, and the upper penetration of bonding material columns in simulating the unequal strain commonly existing in actual engineering, will be introduced as the predominant controlling factors of interaction mechanism. Then, by taking into account of the influence of interaction mechanism and using the new analytical consolidation model with multiple columns, this project will further study the settlement and consolidation of combined composite ground. Finally, using the results of previous researches about settlement and consolidation, a practical study about the design and calculation for combined composite ground will be conducted by providing detailed calculating charts and tables, which are beneficial for engineers in actual design. The research results of this project are of great theoretical and directive significance in revealing the working mechanism, promoting the development of calculation theories and design level of combined composite ground.

本项目采用理论分析、数值计算和模型试验相结合的研究方法，首先对多元复合地基各桩型相互作用机理进行深入研究，确定相互作用的主控因素及变化规律；在此基础上，引入散体材料桩的排水阻塞效应和侧向变形、和黏结材料桩的刺入变形来模拟工程中的非等应变条件等主控因素，考虑多桩型相互作用机理，采用新的群桩固结理论模型，对多元复合地基的固结理论展开进一步研究；最后，再综合利用上述研究结果，对多元复合地基的设计计算开展实用性研究，提供具体的设计图表，便于工程技术人员进行优化设计。研究成果对揭示多元复合地基工作机理、促进多元复合地基计算理论发展、提高其设计计算水平都有着重要的理论和指导意义。

我国土木工程发展迅猛，建设规模长期居世界首位。复合地基技术由于其良好的加固效果和经济、社会效益，在房屋建筑工程、公路、铁路、水利、港航等工程领域得到了广泛的应用，复合地基技术也从单一桩型朝多桩型联合使用的方向发展。复合地基沉降计算和固结理论作为其设计计算的重点的难点，发展水平严重滞后于工程应用。鉴于此，项目采用理论分析、数值模拟并结合实际工程案例的研究手段，对多元复合地基多桩型与土相互作用和固结理论开展系列研究。.首先建立了考虑桩-土相互作用的群桩固结解析模型，并在单一桩型的砂井地基和碎石桩复合地基中进行应用，验证了模型的合理性和精确性。其次，基于建立的群桩固结解析模型，考虑排水板非淤堵、淤堵时变性和时空变化，推导了任意荷载下多元组合桩复合地基固结解析解答。另外，进一步对长板短桩多元复合地基固结开展研究，通过参数敏感性分析，探讨了淤堵因子、短桩贯入深度比、桩体布置形式等关键参数对地基固结性状的影响；最后结合实际工程案例，将对比分析沉降实测值和计算值，验证了解析模型的实用性。.透水混凝土桩和多元截面复合桩作为兼顾排水能力和承载能力的新桩型，在功能上实现了多元加固机理的融合。项目采用修正的桩、土等应变假定，考虑桩体向上和向下的刺入变形，对透水混凝土桩复合地基固结理论开展了解析研究，分析了桩端阻力系数、刺入变形量、垫层和下卧层压缩模量等关键参数对固结性状的影响。另外，项目以混凝土芯-砂石壳多元复合桩复合地基为研究对象，对桩体非圆截面、砂石壳恒井阻、变井阻等问题开展了研究，并结合实际工程案例，分析了关键参数对多元复合桩复合地基固结性状的影响机理。.增压式固结是近年出现的一种新型真空预压技术。项目对提出的群桩固结解析模型进行拓展，建立了包含增压管、排水板和土体的增压式固结解析模型，推导了增压管压力瞬时加载和间歇加载情况下的解析解。最后，结合现场试验，对增压式固结性状开展了研究。