多年冻土区公路CFG桩—筏复合地基承载力研究

【摘要】东北地区的冻土多为岛状多年冻土,其力学及传热学方面的不稳定性对此地区建筑物的稳定性造成了极大的威胁。以往在岛状多年冻土地区修筑的公路都遭受了沉降、开裂、冻胀等不同程度的破坏,如何解决这些问题已经成为国内外诸多研究学者的首要问题。本文以黑龙江省伊绥高速公路的岛状多年冻土路基段为依托工程,将CFG桩-筏板复合地基与岛状多年冻土相结合,利用CFG桩-筏板复合地基对修筑在高纬度岛状多年冻土地区的高速公路路基进行处理。同时对CFG桩-筏板复合地基进行承载力测试及有限元分析,主要研究内容和成果如下：(1)根据CFG桩及多年冻土特性制定了CFG桩试验场方案,进行了CFG单桩及桩周多年冻土的温度分布规律测试。测试结果表明,CFG单桩施工后,对桩周冻土的影响较小,桩周土很快回冻。CFG单桩与冻土相互作用后共同承担静载,桩端反力较小,CFG单桩承载力主要是由桩侧多年冻土提供的冻结力承担,冻土的CFG桩是典型的摩擦桩,加载初期桩端反力与沉降的关系呈非线性,沉降值的发展速度快于桩端反力增长值,桩体发生部分弹性压缩,使桩顶位移增加较快。(2)根据CFG单桩试验结果,结合黑龙江省伊绥高速公路岛状多年冻土路基试验段现场工程实际情况,确定CFG桩-筏复合地基承载力试验方法,对CFG桩-筏以及多年冻土的温度分布规律进行了测试；测试结果表明,桩-筏共同作用下桩周冻土回冻缓慢。(3)对CFG桩-筏复合地基在高纬度岛状多年冻土条件下的承载力特性进行了路堤荷载试验,试验结果表明,路堤荷载试验作用下CFG桩-筏复合地基中的CFG桩与单桩受力模式不同,六级加载之后桩端反力增长值与沉降值基本呈线性关系；CFG桩-筏复合地基中的CFG桩端反力占荷载的50%以上。(4)利用有限元软件ABAQUS建立了CFG单桩模型,并进行了数值模拟分析,得出了CFG单桩在岛状多年冻土中承载力的变化特点。通过分析CFG单桩在不同荷载作用下桩体与多年冻土的沉降特点,确定了桩体与多年冻土的弹性模量对沉降量的影响。(5)根据CFG桩-筏以及多年冻土的温度分布测试结果,得到CFG桩侧冻土融化,桩底冻土回冻的边界条件,利用有限元软件ABAQUS建立了CFG桩-筏复合地基模型,对CFG桩、桩间土承担的荷载进行了分析,得到了桩体受力与土体受力比例关系；同时对CFG桩-筏板整体的沉降进行研究,得出整个加载过程中,CFG桩-筏板沉降较小。
【作者】王庆波；
【导师】石振武；
【作者基本信息】东北林业大学，林区交通工程，2014，博士
【关键词】冻土地区；CFG桩-筏复合地基；承载力；有限元；

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