碎石桩复合地基沉降三维数值分析
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摘要
碎石桩复合地基是目前工程中广泛应用的地基处理方式，但其理论研究却相对滞后，尤其是沉降计算的水平还远远落后于工程实践的要求。目前有关碎石桩复合地基沉降量计算的方法主要有数值法和解析法两种，数值法具有一定的优越性，数值模拟分析也逐渐应用于工程领域以指导实践。
本文在借鉴前人研究成果的基础上，从理论分析、离心模型试验、三维数值模拟和现场监测几方面入手，对碎石桩在软土地基处理中的应用进行了较为深入的探讨，其中数值模拟是本文的重点。
论文以遂渝铁路DK61碎石桩复合地基试验段为背景，采用有限差分数值分析方法，建立碎石桩复合地基的三维数值模型，模拟路堤分层填筑过程；同时，对碎石桩复合地基的应力应变数据进行采集。然后将数值模拟的原状地基与复合地基应力及变形情况进行了对比分析，并且将数值模拟计算结果与离心模型试验和现场监测数据做了对比分析。结果表明，与原状地基相比，采用碎石桩处理地基，增大了原状软弱土地基的刚度，减小了地基的竖向沉降及水平位移，增强了地基的整体强度和稳定性。模拟分析结果与现场监测数据比较吻合，因此该碎石桩复合地基模型可以用来预测地基工后沉降，同时验证了其在类似工程中的适用性，当然，这还需要更多的试验和工程实践来检验。
The gravel pile composite foundation has been widely used in construction projects at present, however, relevant theory has not been advanced, especially the settlement computation method for this kind of foundation treatment has fallen far behind the engineering practice. There are two types of settlement computation method for the gravel pile composite foundation, one is the numerical analysis method and the other is the analytic method. The numerical analysis method is of some advantages.
Under the base of inheriting former conclusions critically, the application of gravel pile to the treatment of soft roadbed is studied deeply by means of theoretical analysis, centrifugal modeling test, three dimensioned numerical simulation and field test. Numerical simulation is the main work in the paper.
The three dimensioned model of gravel pile composite foundation is established according to the SUI-YU-Railway DK61 working section. Model simulates the embankment building process so as to approach what is acrually happening.The numerical simulation analysis tool applies 3D finite difference software. Stress and strain data contrast is done between original subgrade and reinforced subgrade, centrifugal modeling test and filed test.The results indicates, compare with the original subgrade model, that the model of composite foundation increases rigidity of weak subgrade and decreases highly the horizontal settlement and vertical deformation.The strength and stability of the subgrade is improved. Meanwhile, the data of simulation analysis accorded with the filed test.The model of composite foundation can used to forecast the settlement after embankment construction, and the applicability in similar engineering is proved.Therefore what mentioned in this essay still needs verification with more tests and practices.
本文在借鉴前人研究成果的基础上，从理论分析、离心模型试验、三维数值模拟和现场监测几方面入手，对碎石桩在软土地基处理中的应用进行了较为深入的探讨，其中数值模拟是本文的重点。
论文以遂渝铁路DK61碎石桩复合地基试验段为背景，采用有限差分数值分析方法，建立碎石桩复合地基的三维数值模型，模拟路堤分层填筑过程；同时，对碎石桩复合地基的应力应变数据进行采集。然后将数值模拟的原状地基与复合地基应力及变形情况进行了对比分析，并且将数值模拟计算结果与离心模型试验和现场监测数据做了对比分析。结果表明，与原状地基相比，采用碎石桩处理地基，增大了原状软弱土地基的刚度，减小了地基的竖向沉降及水平位移，增强了地基的整体强度和稳定性。模拟分析结果与现场监测数据比较吻合，因此该碎石桩复合地基模型可以用来预测地基工后沉降，同时验证了其在类似工程中的适用性，当然，这还需要更多的试验和工程实践来检验。
The gravel pile composite foundation has been widely used in construction projects at present, however, relevant theory has not been advanced, especially the settlement computation method for this kind of foundation treatment has fallen far behind the engineering practice. There are two types of settlement computation method for the gravel pile composite foundation, one is the numerical analysis method and the other is the analytic method. The numerical analysis method is of some advantages.
Under the base of inheriting former conclusions critically, the application of gravel pile to the treatment of soft roadbed is studied deeply by means of theoretical analysis, centrifugal modeling test, three dimensioned numerical simulation and field test. Numerical simulation is the main work in the paper.
The three dimensioned model of gravel pile composite foundation is established according to the SUI-YU-Railway DK61 working section. Model simulates the embankment building process so as to approach what is acrually happening.The numerical simulation analysis tool applies 3D finite difference software. Stress and strain data contrast is done between original subgrade and reinforced subgrade, centrifugal modeling test and filed test.The results indicates, compare with the original subgrade model, that the model of composite foundation increases rigidity of weak subgrade and decreases highly the horizontal settlement and vertical deformation.The strength and stability of the subgrade is improved. Meanwhile, the data of simulation analysis accorded with the filed test.The model of composite foundation can used to forecast the settlement after embankment construction, and the applicability in similar engineering is proved.Therefore what mentioned in this essay still needs verification with more tests and practices.
引文
[1] 龚晓南．复合地基理论及工程应用．北京：中国建筑工业出版社．2002．
[2] 龚晓南．复合地基．杭州：浙江大学出版社．1992．
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