粉喷桩成桩质量关键因素数值模拟与质量评测系统开发

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水泥土搅拌桩(粉喷桩)具耗费低,施工速度快,对环境无污染等优点,在软弱地基加固处理中得到了广泛应用,是国内外目前主流地基处理的技术之一。水泥土搅拌桩作为一种隐蔽工程,其成桩质量的监控与分析尤为重要。现阶段对其成桩质量关键影响因素的分析多为定性分析,定量化程度不高,且桩体均匀性的研究也相对较少。本文以ANSYS有限元软件建立了水泥土搅拌桩(粉喷桩)工艺性单桩荷载试验及单桩复合地基荷载试验有限元模型,并结合工程实例对水泥土搅拌桩成桩质量关键因素桩长、桩体强度进行了数值模拟,给出了不同桩身模量下水泥土搅拌桩桩长与其单桩承载力特征值之间的变化规律、不同桩长下桩体强度与其单桩承载力特征值之间的变化规律。接着在水泥土搅拌桩单桩有限元模型的基础上引入蒙特卡罗法,研究了桩体均匀性对水泥土搅拌桩成桩质量的影响,给出了水泥土搅拌桩桩体多种的不均匀程度下其单桩承载力特征值的频数直方图及其在不均匀时桩体弹模随着桩长的纵向分布情况。得出结论:当水泥土搅拌桩的桩长达到持力层后继续增加桩长,单桩承载力特征值的增长幅度趋缓;桩体达到临塑状态(比例极限强度)时,水泥土搅拌桩单桩复合地基的桩体荷载分担率开始下降;桩体不均匀会导致桩体承载力降低,且水泥土搅拌桩桩体越不均匀,出现低承载力桩的概率越大;桩尖部位的强度是水泥土搅拌成桩质量的主要控制因素之一。  最后根据水泥土搅拌桩成桩质量关键因素桩长、桩体强度和桩体均匀性的研究结果进一步编制了水泥土搅拌桩质量评测系统,以其对水泥土搅拌桩成桩质量进行评测及评定。该评定方法操作简单,并以实际工程为例,证明了这个方法的可行性。可在将来推广这种水泥土搅拌桩的质量评定的方法。
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