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引孔预应力管桩后注浆的承载能力分析

引孔预应力管桩后注浆的承载能力分析

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作者：李祥飞黑龙江大学

学位级别：硕士

本文结合室内试验和数值模拟,对土-水泥浆界面剪切特性、水泥土直接剪切特性、引孔预应力管桩后注浆流固耦合数值模拟、引孔预应力管桩注浆前后承载能力进行研究。主要研究结论如下:(1)在土-水泥浆接触面、水泥土直接剪切试验中,接触面... 详细信息

本文结合室内试验和数值模拟,对土-水泥浆界面剪切特性、水泥土直接剪切特性、引孔预应力管桩后注浆流固耦合数值模拟、引孔预应力管桩注浆前后承载能力进行研究。主要研究结论如下:(1)在土-水泥浆接触面、水泥土直接剪切试验中,接触面或剪切面处的内摩擦角和粘聚力拟合曲线遵循Mohr-Coulomb破坏准则。在相同含水率下,干密度的增大致使土-水泥浆接触面剪切强度、粘聚力与内摩擦角增大,水泥掺量的增大致使水泥土剪切面剪切强度、粘聚力与内摩擦角增大。在相同干密度下,含水率的增大致使土-水泥浆界面剪切强度、粘聚力与内摩擦角变小。在相同水泥掺量下,含水率的减小致使水泥土剪切面剪切强度、粘聚力与内摩擦角增大。(2)通过数值模拟研究引孔预应力管桩注浆过程中的流固耦合物理特性,渗流场对应力场的影响主要在孔隙水压力上,应力场对渗流场的作用主要在多孔介质体积应变上,确定了饱和注浆后注浆结石体的大小形状。在饱和注浆后,土体形变自桩端处从上到下逐渐增大,继而变小,浆液充填半径随之变化,注浆孔浆液扩散半径在相同高度处均匀对称,在不同高度处相差较大,扩散半径中间大,底部与顶部小,呈水滴状,浆液最大扩散半径为管桩直径的1.5倍。(3)在桩承载能力曲线中,数值模拟后注浆桩在施加荷载过程中没有出现沉降骤降点,室内模型未注浆桩沉桩过程中产生了沉降骤降点。桩在引孔注浆前,极限承载力为4000N,桩顶沉降值为3.866mm。桩在引孔注浆后,极限承载力为5000N,桩顶沉降为3.853mm,极限承载力较引孔未注浆桩极限承载力4000N提高了25%。引孔预应力管桩后注浆桩身轴力沿埋深方向曲线呈减小的趋势,轴力变化趋势与桩体埋深呈非线性相关。引孔预应力管桩后注浆侧摩阻力沿桩身深度方向的曲线呈先增加后降低的变化趋势,桩侧摩阻力先于桩端阻力发挥,该桩承载特性呈端承摩擦型。

关键词：土-水泥浆接触面水泥土直接剪切数值模拟流固耦合极限承载力

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