我国是一个“贫油富煤”的发展中国家,丰富的煤炭资源决定其在我国能源消费中的主导地位,煤炭的消费领域主要集中在火力发电,火力发电的附带品粉煤灰在我国的综合利用率较低下。长期堆存于室外灰场的粉煤灰自然形成粉煤灰地层,这种粉煤灰地层属于软弱地基,在粉煤灰堆场上进行工程建设必须先按规范要求对其进行加固处理。粉喷桩技术是一种在理论研究和工程实践上都较为广泛的复合地基加固技术,目前用粉喷桩法加固粉煤灰这种特殊软土地层在试验研究和工程应用上均较少。本文以淮南市上窑镇旧城改造安置区工程项目为背景,通过室内试验分析粉喷桩强度影响因素并确定水泥粉煤灰的最优掺量,粉喷桩复合地基现场静载荷试验分析粉喷桩及复合地基的受力特性,结合静载试验建立有限元三维模型,分析粉喷桩在竖向力作用下的沉降变形,得到桩体各个位置节点的沉降位移量,用以佐证静载试验。本文为粉喷桩加固大体积深厚度粉煤灰地层的设计和施工提供了重要参考。本文主要成果如下:(1)分析了标段区堆场粉煤灰的物质组成和级配组成等性质;取样试验表明:本场地粉煤灰氧化钙含量占比3.87%,为低钙粉煤灰,烧失量占比1.44%,属于一级灰,粉煤灰含水率样本平均值为46.5%,粉喷桩加固桩长15m,各种条件均能满足粉喷桩复合地基的施工场地要求。(2)室内试验是粉喷桩设计加固粉煤灰地层的重要依据,通过水泥粉煤灰试块的室内试验研究分析,得到水泥粉煤灰试块的一些基本力学参数;研究了水泥量、龄期、试样形状等因素对粉煤灰试块强度的变化规律。工程应用前的室内试验研究可以帮助确定粉喷桩粉料用量,在节约经济成本上也有很大意义。(3)以现场静载试验为标准确定了粉喷桩及粉喷桩复合地基承载力;在对静载试验的Q-s曲线进行分析的基础上,本文通过线性回归方程确定双曲线函数公式,对比试验结果发现该公式能较准确的计算粉喷桩及复合地基承载力,通过双曲线法大大节省了试验的工作量,为粉喷桩施工前的设计阶段提供了一定的理论参考价值。(4)基于粉喷桩复合地基承载力试验,利用ANSYS模拟分析软件对粉喷桩桩土进行建模分析,模拟粉喷桩桩-土接触模型在竖向压力作用下桩体各个位置的变形位移及复合地基的沉降,数据统计得到数值分析结果相较于试验结果偏大,但整体变化趋势保持一致,考虑实际粉喷桩之间的相互作用,模拟结果可说明现场试验的正确性,同时也说明利用有限元对粉喷桩复合地基的建模分析是合理可行的。图34 表15 参68