一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法技术

本发明专利技术公开了一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，涉及水泥搅拌桩技术领域，用于控制湖区高速公路水泥搅拌桩处治的软土地基的不均匀沉降设计计算，通过将水泥搅拌桩桩长、桩间距、桩径作为影响因素，结合水泥搅拌桩复合地基等效参数，作为评价指标，并进行混合型正交试验，并根据试验结果，运用SPSS软件进行数据分析，得到拟合后的非线性回归方程，实现在保证土层及其他材料不变，同时排除气候等因素影响的基础上，对水泥搅拌桩复合地基进行数值模拟，获得相应的参数，然后利用SPSS软件对这些数据分析，分别得到了弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角与水泥搅拌桩桩长、桩间距、桩径之间的非标准化系数方程。桩径之间的非标准化系数方程。桩径之间的非标准化系数方程。

【技术实现步骤摘要】
一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法


[0001]本专利技术涉及水泥搅拌桩
，用于控制湖区高速公路水泥搅拌桩处治的软土地基的不均匀沉降设计，具体为一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法。

技术介绍

[0002]随着公铁路建设的不断深入，在软土地区开展工程建设也愈加频繁，而软基处理一直是工程项目建设的难点、重点，目前国内按照处理原理公路软土地基的处理方法主要分为两种，一种是排水固结处理法，一种是复合地基处理法；而目前我们常用的复合地基处理方法有：CFG桩处理、水泥搅拌桩处理、挤密砂桩处理、预应力管桩处理，在CFG桩处理、水泥搅拌桩处理、挤密砂桩处理和预应力管桩处理的这几种软土复合地基处理方法中，比较常用的是CFG桩法、水泥搅拌桩法、挤密砂桩法，而CFG桩法存在施工质量难控制、造价高等缺点，渐渐的也淡出了市场。现有技术中的水泥搅拌桩设计，大都采用管桩复合地基加固、水泥搅拌桩法和挤密桩法；在实际使用的过程中，由于挤密砂桩的处理深度较浅，且处理后工后沉降一般较难达到设计所需；水泥搅拌桩，且能达到较为理想的处理效果，由于施工质量控制、设计理论计算以及验收的标准没有一个良好的规范，实际设计、施工难以控制，存在着施工难度大、使用效果差和工作效率低的问题。因此，为了解决现有技术存在的问，我们提供了一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，以解决现有使用效果欠佳的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]步骤一：数据获取：获取水泥桩基及桩基周围的地基数据并进行分析；
[0006]步骤二：实验模拟：采用双尺度算法均匀化水泥搅拌桩复合地基刚度参数，并采用有限元分析软件进行桩基数值试验模拟得到强度参数；
[0007]步骤三：数值模拟：采用有限元分析软件进行数值模拟；
[0008]步骤四：数据处理，结合数据处理软件对水泥搅拌桩地基处理并进行相关分析；
[0009]步骤五：回归方程：得到拟合后的非线性回归方程。
[0010]所述数据获取包括获取湖区域性软土，并进行现场调研及相应地质资料分析，了解湖区软土的成因、软土地层岩性分布、水文地质条件、以及岩土物理力学参数。
[0011]所述有限元分析采用有限元三维直剪数值试验模拟水泥搅拌桩桩土地基模型试件经横向水平剪切破坏过程，并获得相应尺度下强度参数。
[0012]所述数值模拟通过引入计算所得的水泥搅拌桩复合地基等效参数，建立相应的有
限元数值模型，并计算所得到的结果与实际测得的沉降结果进行比较，验证所求得的水泥搅拌桩复合地基等效参数的准确性。
[0013]所述实验模拟包括获取水泥搅拌桩复合地基刚度参数；采用双尺度算法均匀化水泥搅拌桩复合地基刚度参数，并得到相应桩长下的刚度参数。
[0014]所述有限元分析软件采用ABAQUS有限元分析软件，所述数据处理软件采用SPSS数据处理软件。
[0015]所述双尺度算法包括有界随机变量、光滑算子和对称正定矩阵。
[0016]所述有界随机变量包括假设是一个有界随机变量，且期望值存在。
[0017]所述且f(x)∈C
∞
(Ω),如果仅仅是则构造光滑算子δ：
[0018]满足当δ
→
0。
[0019]所述是对称正定矩阵，即存在两个不依赖于ω的正数c1、c2满足；
[0020][0021]{η
ih
}为对称矩阵；
[0022]同时假设在区域Ω上，有同尺度水泥搅拌桩复合地基区域，即
[0023]最终水泥搅拌桩复合地基问题等效刚度参数解存在如下形式的双尺度展开式：
[0024][0025]x∈Ω,ξ∈Q
s
,
[0026]其中分别为水泥搅拌桩复合地基弹性模量和泊松比值。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0027]本专利技术通过将水泥搅拌桩桩长、桩间距、桩径作为影响因素，结合水泥搅拌桩复合地基等效参数，作为评价指标，并进行混合型正交试验，并根据试验结果，运用SPSS软件进行数据分析，得到拟合后的非线性回归方程，实现在保证土层及其他材料不变，同时排除气候等因素影响的基础上，对水泥搅拌桩复合地基进行数值模拟，获得相应的参数，然后利用SPSS软件对这些数据分析，分别得到了弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角与水泥搅拌桩桩长、桩间距、桩径之间的非线性回归方程，其中非线性回归方程R值均在0.95以上，说明方程拟合程度较高，较为准确的预测水泥搅拌桩复合地基弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角的值，进而实现提高施工效率和使用效果。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的流程框图；
[0029]图2为本专利技术的双尺度计算方法统计区域示意图；
[0030]图3为本专利技术的6m桩长弹性模量值及泊松比值变化示意图；
[0031]图4为本专利技术的10m桩长弹性模量值及泊松比值变化示意图；
[0032]图5为本专利技术的14m桩长弹性模量值及泊松比值变化示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0034]如图1和图4所示，一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，该方法包括以下步骤：
[0035]步骤一：数据获取：获取水泥桩基及桩基周围的地基数据并进行分析；数据获取包括获取湖区域性软土，并进行现场调研及相应地质资料分析，了解湖区软土的成因、软土地层岩性分布、水文地质条件、以及岩土物理力学参数；
[0036]步骤二：实验模拟：采用双尺度算法均匀化水泥搅拌桩复合地基刚度参数，实验模拟包括获取水泥搅拌桩复合地基刚度参数；采用双尺度算法均匀化水泥搅拌桩复合地基刚度参数，并得到相应桩长下的刚度参数，并采用有限元分析软件进行桩基数值试验模拟得到强度参数；双尺度算法包括有界随机变量、光滑算子和对称正定矩阵；
[0037]其中，有界随机变量包括假设是一个有界随机变量，且期望值存在；
[0038]其中，构造光滑算子δ，且f(x)∈C
∞
(Ω),如果仅仅是则构造光滑算子δ：
[0039]满足当δ
→
0。
[0040]其中，对称正定矩阵，是对称正定矩阵，即存在两个不依赖于ω的正数c1、c2满足；
[0041]和
[0042]{η
ih
}为对称矩阵；
[0043]同时假设在区域Ω上，有同尺度水泥搅拌桩复合地基区域，即
[0044]最终水泥搅拌桩复合地基问题等效刚度参数解存在如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：数据获取：获取水泥桩基及桩基周围的地基数据并进行分析；步骤二：实验模拟：采用双尺度算法均匀化水泥搅拌桩复合地基刚度参数，并采用有限元分析软件进行桩基数值试验模拟得到强度参数；步骤三：数值模拟：采用有限元分析软件进行数值模拟；步骤四：数据处理，结合数据处理软件对水泥搅拌桩地基处理并进行相关分析；步骤五：回归方程：得到拟合后的非线性回归方程。2.根据权利要求1所述的一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，其特征在于：所述数据获取包括获取湖区域性软土，并进行现场调研及相应地质资料分析，了解湖区软土的成因、软土地层岩性分布、水文地质条件、以及岩土物理力学参数。3.根据权利要求1所述的一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，其特征在于：所述有限元分析采用有限元三维直剪数值试验模拟水泥搅拌桩桩土地基模型试件经横向水平剪切破坏过程，并获得相应尺度下强度参数。4.根据权利要求1所述的一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，其特征在于：所述数值模拟通过引入计算所得的水泥搅拌桩复合地基等效参数，建立相应的有限元数值模型，并计算所得到的结果与实际测得的沉降结果进行比较，验证所求得的水泥搅拌桩复合地基等效参数的准确性。5.根据权利要求1所述的一种控制湖区高速公路不均匀沉降的水泥搅拌桩设计方法，其特征在于：所述实验模拟包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永超，李树彬，黄秦，盛文治，于连山，马国俊，邹卫东，王明，杨奇奇，牛小华，谢登云，
申请(专利权)人：中铁二十一局集团第六工程有限公司，
类型：发明
国别省市：