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深层搅拌桩复合地基抗液化分析

作　者: 王抒扬
导　师: 曹新文
学　校: 西南交通大学
专　业: 防灾减灾及防护工程
关键词: 液化深层搅拌桩复合地基 El Centro地震波地震反应分析有效应力孔隙水压力地基沉降
分类号: U213.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 141次
引　用: 4次
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内容摘要

新建昆河铁路自云南省昆明至中越边境的河口,全长380km,是中国连接越南的铁路干线。建设昆河铁路对缓解既有昆河窄轨铁路运力长期严重紧张局面、形成我国中长期铁路规划网、促进我国经济社会发展具有重要意义。昆河铁路沿线经过我国密度最大的8度地震区,沿线分布有大面积湖相沉积粉细砂,在地震作用下这些地区的地基均可能发生液化。液化土地基的液化、侧向流动及路堤破坏所引起的路堤沉降是地震时铁路发生破坏的主要原因。为此,研究饱和粉细砂地基地震液化的力学机理,定量评价地震液化对铁路地基的影响,提出经济合理的抗液化加固方法对铁路工程建设有着重要的技术意义和经济价值。深层搅拌桩是利用深层搅拌机,沿深度方向将土体与固化剂（水泥浆或水泥粉、石灰粉,外加一定量的掺合剂）就地进行强制搅拌,形成具有整体性和强度的加固体。深层搅拌桩复合地基可以提高地基的承载力,改善地基的沉降变形特性,减小荷载作用下可能发生的沉降和不均匀沉降。具有取材便利、适用土质范围广范、加固后所形成的水泥土强度高、稳定性好等特点。本文以昆河铁路饱和粉细砂液化土地基加固为背景,以昆河铁路通海盆地的粉细砂为研究对象,研究深层搅拌桩加固粉细砂液化地基的可靠性和效果。论文以玉蒙段DK25+800工点为原型,利用FLAC^3D软件,建立了原状地基及深层搅拌桩复合地基有限差分模型。以El Centro地震波作为输入波,研究了原状地基和深层搅拌桩复合地基的孔隙水压力、地基沉降变形、地基的水平位移等动态响应随地震加速度的变化发展规律,以模拟7、8度地震的影响。研究表明:原状地基在地震作用下,地基沉降量和侧向位移都较大,出现震陷,不能满足抗震设计要求,须进行加固处理。深层搅拌桩能有效地抑制地基中孔隙水压力的升高和桩间土液化,提高了地基的抗液化能力;有效地减小了深层搅拌桩复合地基在地震荷载作用下的沉降和提高地基的抗水平变形能力。总之,深层搅拌桩复合地基提高了地基和路基的整体抗震性能和稳定性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-17
  1.1 引言  12-13
  1.2 选题背景和意义  13-14
  1.3 地震液化国内外研究现状  14-16
  1.4 论文主要研究内容  16-17
第2章砂土液化的研究机理和判断方法  17-23
  2.1 砂土液化概念  17
  2.2 地震液化机理研究  17-18
  2.3 地震液化影响因素  18-19
  2.4 地震液化的判别方法  19-23
第3章昆河线玉蒙段液化地基  23-39
  3.1 地理概况  23-25
    3.1.1 地理位置  23
    3.1.2 地形地貌  23-24
    3.1.3 水文  24
    3.1.4 地震  24-25
  3.2 地层岩性  25
  3.3 地质构造  25-35
    3.3.1 构造分区  25
    3.3.2 新构造运动  25-27
    3.3.3 断裂  27-35
  3.4 水文地质特征  35-36
    3.4.1 地表水  36
    3.4.2 孔隙水  36
  3.5 地基液化土的主要工程特性  36-39
第4章深层搅拌桩复合地基的作用机理与设计  39-45
  4.1 复合地基的概念及分类  39
  4.2 深层搅拌桩复合地基概况  39-40
  4.3 深层搅拌桩复合地基的工作机理  40-42
    4.3.1 深层搅拌桩的成分及性质  40-41
    4.3.2 深层搅拌桩加固机理  41-42
  4.4 深层搅拌桩的设计方法  42-45
    4.4.1 单桩竖向承载力的设计计算  42-43
    4.4.2 复合地基的设计计算  43
    4.4.3 搅拌桩沉降验算  43-45
第5章有限差分法动力分析理论基础  45-65
  5.1 概述  45-46
  5.2 Mohr-Coulomb模型  46-48
  5.3 FLAC~(3D)流固耦合分析  48-52
    5.3.1 渗透系数  50
    5.3.2 孔隙率  50
    5.3.3 密度  50-51
    5.3.4 流体模量  51-52
  5.4 FLAC~(3D)动力分析计算方法  52-65
    5.4.1 等效线性方法  53-54
    5.4.2 FLAC~(3D)非线性方法的特点  54-55
    5.4.3 Finn-Byrne模型  55-57
    5.4.4 FLAC~(3D)动态边界  57-60
    5.4.5 FLAC~(3D)地震荷载的输入  60
    5.4.6 FLAC~(3D)动力力学阻尼  60-64
    5.4.7 网格尺寸要求  64-65
第6章原状地基地震液化的数值模拟  65-84
  6.1 工程地质概况  65-66
  6.2 模型建立  66-70
    6.2.1 几何模型的建立  66-67
    6.2.2 计算模型及参数的选择  67-68
    6.2.3 模型动态分析  68-70
  6.3 原状地基的地震响应结果与分析  70-83
    6.3.1 地基内孔隙水压力变化规律  70-80
    6.3.2 地基沉降变形  80-82
    6.3.3 地基侧向位移变化  82-83
  6.4 小结  83-84
第7章搅拌桩复合地基地震液化的数值模拟  84-120
  7.1 深层搅拌桩复合地基动力分析过程  84
  7.2 复合地基在0.10g情况下的地震响应  84-95
    7.2.1 地基内孔隙水压力变化规律  84-93
    7.2.2 地基沉降变形  93-95
    7.2.3 地基侧向位移  95
  7.3 复合地基在0.20g情况下的地震响应  95-107
    7.3.1 地基内孔隙水压力变化规律  95-105
    7.3.2 地基沉降变形  105-106
    7.3.3 地基侧向位移  106-107
  7.4 复合地基在0.35g情况下的地震响应  107-118
    7.4.1 地基内孔隙水压力变化规律  107-116
    7.4.2 地基沉降变形  116-117
    7.4.3 地基侧向位移  117-118
  7.5 小结  118-120
结论与展望  120-122
附图  122-128
致谢  128-129
参考文献  129-133
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目  133

深层搅拌桩复合地基抗液化分析

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