一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法技术

本发明专利技术属于地基处理和桩基工程技术领域，涉及一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法：在初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量下养护制成第一CFG桩，并进行现场载荷试验；监测第一CFG桩的竖向极限承载力并观察桩体的破坏模式；通过第一CFG桩的破坏模式改变胶凝材料总掺入量和粉煤灰掺入量，重新成桩制成第二CFG桩并进行现场载荷试验，使破坏模式发生变化；以CFG桩试块的无侧限抗压强度为x轴，CFG桩的竖向极限承载力为y轴进行绘图，确定最佳粉煤灰掺入量；本发明专利技术针对CFG桩中粉煤灰的最佳掺入量给出了确定的方法，可以使得该桩型的竖向承载力在满足工程要求的同时，实现了粉煤灰的合理化利用。的合理化利用。的合理化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法


[0001]本专利技术属于地基处理和桩基工程
，涉及一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法。

技术介绍

[0002]随着工业化、城市化的发展，我国工业领域的资源消耗在进一步加大；同时，随着电力行业迅速发展，煤炭作为电力生产主要燃料，导致粉煤灰排放量快速增加。大量的粉煤灰不经过治理，会造成飞扬，对环境造成严重的污染；如何处理和使用粉煤灰是一个备受关注的问题。
[0003]CFG桩是由碎石、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩。CFG桩的竖向承载力受多种因素的影响，而粉煤灰掺入量是主要的影响因素之一。粉煤灰掺入量太高会使桩身强度不满足设计要求，粉煤灰掺入量太低则会浪费水泥，增加经济成本，不利于碳达峰、碳中和战略的实施。目前对于粉煤灰掺入量尚没有有效合理的确定方法。如果可以对CFG桩中的粉煤灰掺入量进行科学合理的确定，即消耗了废弃粉煤灰又节约了水泥，并可以保证桩身的强度，具有重要的实用价值和经济效益。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法，解决CFG桩在实际工程应用中粉煤灰掺入量存在不确定性的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0006]一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法，包括以下步骤：1）预设CFG桩中的初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量，所述的胶凝材料包括水泥和粉煤灰，按照预设的初始胶凝材料总掺入量和初始粉煤灰掺入量下设计试桩并养护制成第一CFG桩。
[0007]2）测试第一CFG桩桩体的竖向极限承载力，并观察桩体的破坏模式，确定破坏模式为桩
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土界面破坏或桩身破坏。
[0008]3）通过在步骤2中观察到的破坏模式，在初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量基础上，对胶凝材料总掺入量及粉煤灰掺入量进行调整，重新成桩制成第二CFG桩，并进行现场载荷试验，使得由第一CFG桩的桩
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土界面破坏或桩身破坏转变为第二CFG桩的桩身破坏或桩
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土界面破坏；将破坏模式为桩身破坏的CFG桩对应的无侧限抗压强度和竖向极限承载力分别记为N1和N2；将破坏模式为桩
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土界面破坏的CFG桩对应的无侧限抗压强度和竖向极限承载力分别记为M1和M2。
[0009]4）根据第一和第二CFG桩中的胶凝材料总掺入量和粉煤灰掺入量，制备不同粉煤灰掺入量下的CFG桩试块，并进行养护，其养护时间与第一和第二CFG桩的养护时间保持一致，在CFG桩试块养护完成后，测量CFG桩试块的无侧限抗压强度，并绘制无侧限抗压强度与粉煤灰掺入量的关系曲线图。
[0010]5）以无侧限抗压强度为x轴，竖向极限承载力为y轴，进行绘图，过点（M1，M2）作平行于x轴的一条直线L1，过原点O和点（N1，N2）作直线L2，将直线L1与直线L2的交点记为点P，则点P的横坐标Q所对应的无侧限抗压强度为最佳粉煤灰掺入量下CFG桩的无侧限抗压强度，然后通过步骤4中所得到的无侧限抗压强度与粉煤灰掺入量的关系曲线图，确定CFG桩的最佳粉煤灰掺入量。
[0011]优选的，步骤1是通过对于施工现场的地质勘察，根据地层构造及土体类型，预设初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量。
[0012]优选的，步骤3中，当第一CFG桩发生的是桩身破坏，则粉煤灰掺入量进一步减小，直至使第二CFG桩在现场载荷试验中发生桩
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土界面破坏；若第二CFG桩在所有的粉煤灰掺入量下均没有发生桩
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土界面破坏，则在初始胶凝材料总掺入量的基础上，增加胶凝材料总掺入量，并保持初始粉煤灰掺入量不变，重新制备第二CFG桩，直到出现桩
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土界面破坏；当第一CFG桩发生的是桩
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土界面破坏，则粉煤灰掺入量进一步提高，直至使第二CFG桩在现场载荷试验中发生桩身破坏。
[0013]更优的，粉煤灰掺入量每次增加或降低的幅度为1%~2%，胶凝材料总掺入量每次增加或降低的幅度为4%~6%。
[0014]优选的，步骤4中，若第一CFG桩和第二CFG桩中的胶凝材料总掺入量相等，则CFG桩试块的胶凝材料总掺入量与第一CFG桩和第二CFG桩中的胶凝材料总掺入量保持一致；选取3种或3种以上CFG桩试块的粉煤灰掺入量，且CFG桩试块的粉煤灰掺入量选择在第一CFG桩和第二CFG桩中的粉煤灰掺入量之间，包括与第一CFG桩和第二CFG桩中的粉煤灰掺入量相等；粉煤灰掺入量每次增加或降低的幅度为1%~2%，测量CFG桩试块的无侧限抗压强度，并绘制无侧限抗压强度与粉煤灰掺入量的关系曲线图。
[0015]优选的，步骤4中，当第一CFG桩发生的是桩身破坏，发生桩
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土界面破坏的第二CFG桩中的胶凝材料与第一CFG桩总掺入量不相等，则首先制备胶凝材料总掺入量和粉煤灰掺入量与第一CFG桩相等的第一CFG桩试块，并测量第一CFG桩试块的无侧限抗压强度；然后制备胶凝材料总掺入量与发生桩
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土界面破坏的第二CFG桩相等的第二CFG桩试块，第二CFG桩试块的粉煤灰掺入量选择在第一CFG桩和发生桩
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土界面破坏的第二CFG桩的粉煤灰掺入量之间，包括与第一CFG桩和发生桩
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土界面破坏的第二CFG桩的粉煤灰掺入量相等，且选取3种或3种以上粉煤灰掺入量，粉煤灰掺入量每次增加或降低的幅度为1%~2%，测量第二CFG桩试块的无侧限抗压强度，并绘制无侧限抗压强度与粉煤灰掺入量的关系曲线图。
[0016]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：本专利技术针对CFG桩中粉煤灰的最佳掺入量给出了确定的方法，可以使得该桩型的竖向承载力在满足工程要求的同时，实现了粉煤灰的合理化利用，更为科学地保证了CFG桩中粉煤灰的掺入量为最佳值，使粉煤灰可以和其它成分共同配合保证CFG桩桩身强度，同时也避免对水泥等原料的浪费，在节约工程成本的同时也保护了环境，为实际工程中CFG桩中粉煤灰掺入量的确定提供了切实可行的解决办法。
附图说明
[0017]图1为通过现场载荷试验得到的点P的坐标图。
[0018]图2为实施例1中所述的无侧限抗压强度曲线图。
[0019]图3为实施例1中点P1的坐标图。
[0020]图4为实施例2中所述的无侧限抗压强度曲线图。
[0021]图5为实施例2中点P2的坐标图。
[0022]图6为实施例3中所述的无侧限抗压强度曲线图。
[0023]图7为实施例3中点P3的坐标图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合实施例及附图详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1）预设CFG桩中的初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量，所述的胶凝材料包括水泥和粉煤灰，按照预设的初始胶凝材料总掺入量和初始粉煤灰掺入量下设计试桩并养护制成第一CFG桩；2）测试第一CFG桩桩体的竖向极限承载力，并观察桩体的破坏模式，确定破坏模式为桩
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土界面破坏或桩身破坏；3）通过在步骤2中观察到的破坏模式，在初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量基础上，对胶凝材料总掺入量及粉煤灰掺入量进行调整，重新成桩制成第二CFG桩，并进行现场载荷试验，使得由第一CFG桩的桩
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土界面破坏或桩身破坏转变为第二CFG桩的桩身破坏或桩
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土界面破坏；将破坏模式为桩身破坏的CFG桩对应的无侧限抗压强度和竖向极限承载力分别记为N1和N2；将破坏模式为桩
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土界面破坏的CFG桩对应的无侧限抗压强度和竖向极限承载力分别记为M1和M2；4）根据第一和第二CFG桩中的胶凝材料总掺入量和粉煤灰掺入量，制备不同粉煤灰掺入量下的CFG桩试块，并进行养护，其养护时间与第一和第二CFG桩的养护时间保持一致，在CFG桩试块养护完成后，测量CFG桩试块的无侧限抗压强度，并绘制无侧限抗压强度与粉煤灰掺入量的关系曲线图；5）以无侧限抗压强度为x轴，竖向极限承载力为y轴，进行绘图，过点（M1，M2）作平行于x轴的一条直线L1，过原点O和点（N1，N2）作直线L2，将直线L1与直线L2的交点记为点P，则点P的横坐标Q所对应的无侧限抗压强度为最佳粉煤灰掺入量下CFG桩的无侧限抗压强度，然后通过步骤4中所得到的无侧限抗压强度与粉煤灰掺入量的关系曲线图，确定CFG桩的最佳粉煤灰掺入量。2.根据权利要求1所述的一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法，其特征在于，步骤1是通过对于施工现场的地质勘察，根据地层构造及土体类型，预设初始胶凝材料总掺入量及初始粉煤灰掺入量。3.根据权利要求1所述的一种CFG桩最佳粉煤灰掺入量的确定方法，其特征在于，步骤3中，当第一CFG桩发生的是桩身破坏，则粉煤灰掺入量进一步减小，直至使第二CFG桩在现场载荷试验中发生桩
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土界面破坏；若第二CFG桩在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩云山，周敏，李兆宇，王元龙，张晓双，程志，刘亚玲，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：