论文碎石桩桩身鼓胀变形测试技术是关于对不知道怎么写鼓胀论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文腹胀气快速排气法论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
摘 要：：针对竖向荷载作用下碎石桩等散体材料桩桩身竖向压缩同时伴有侧向鼓胀变形这一特性,自行开发研制出量测桩身鼓胀变形的测试仪器,其原理是通过量测变形后的桩身周长来确定碎石桩的鼓胀量.通过和水玻璃胶结碎石桩量测其变形后周长等方法测试结果对 析,验证碎石桩桩身鼓胀变形测试技术的可行性和测试精度.将该技术应用于室内模型试验中碎石桩鼓胀变形量的量测,测试结果表明,碎石桩鼓胀变形量随上部竖向荷载的增加而增加,同一荷载等级下鼓胀变形先随深度的增加而增加,后又随深度的增加而减小.
关键词：模型试验；测试技术；碎石桩；鼓胀变形
中图分类号：U416.1 文献标识码：A
文章编号：1674-2974（2016）03-0149-06
碎石桩是指采用振冲或沉管法等在软基中成孔,再在孔内填入碎石、卵石等粗骨料,形成具有一定直径的密实桩体.碎石桩和桩周土体形成复合地基,协调变形、共同承载,提高地基承载力和抗液化能力,减小地基沉降.碎石桩复合地基因其取材方便、施工简单、造价低廉,且具有良好的振密挤密、置换、排水固结等加固作用而在公路、铁路等软土地基处治中广泛应用[1-2].然而碎石桩复合地基的承载机理及其设计计算理论研究尚有待进一步深入[3-6].
试验研究可直接揭示研究对象的某些特性,为理论分析提供良好的基础.其中室内模型试验具有投资相对较少、时间灵活、影响因素容易控制等优点,因而成为揭示研究对象工作机理、探讨发展规律等的重要手段之一.在竖向荷载作用下,碎石桩竖向压缩变形的同时伴有侧向鼓胀变形,如何量测碎石桩侧向鼓胀变形量是试验研究的一大难题.Hughes和Withers[7]采用放射线照相技术（laboratory radiography）,研究碎石桩单桩的受力变形特性；胡炜等[8]在载荷试验后,采用改装后的真空吸尘器吸走黏土中的砂桩,之后立马在孔洞中注入石膏浆,待石膏凝固后挖掉桩周黏土,石膏模型即为最终变形后的砂桩,以此来研究黏土地基中散体材料桩的变形及破坏机理；Wood等[9]、Ambily等[10]、Ali等[11]、Shahu等[12]在载荷试验结束后,采用挖掘技术（exhumation technique）,先将黏土中的碎石桩挖出,再在孔洞中注入石膏浆以研究碎石桩的鼓胀变形特性；Deb等[13]用水泥浆将碎石桩胶结起来,Black等[14]沿桩身轴线方向切割出桩土复合地基的剖面图,以观察载荷试验后碎石桩的鼓胀变形情况；Mckelvey等[15]通过配置一透明材料模拟桩间软土,来研究在加载过程中碎石桩的变形情况.上述方法中,放射线法试验成本较高；石膏成型法[8-12]、水泥浆胶结法[13]、直接切割法[14]等可得加载后碎石桩最终的鼓胀变形情况,但无法反应鼓胀变形随荷载增加的发展变化过程,且石膏成型法[8-12]需先将碎石等散体材料从复合地基中挖掘出来,工作难度较大；而透明材料模拟桩间软土时和实际地基土体的性质有差异,试验费用较高,且不适于大比例模型试验研究.
因此,便于实际操作的桩身鼓胀变形量测技术的研发对揭示碎石桩等散体材料桩复合地基的承载变形机理非常重要.为此,本文基于碎石桩的受力变形机理,对碎石桩等散体材料桩鼓胀变形的量测技术进行研究.
由此可见,碎石桩承载力主要取决于桩周土体的侧向约束力,该约束力的发挥对碎石桩桩复合地基的承载力起着关键作用.竖向荷载作用下,当桩周土体强度较低而不能提供足够的侧向约束力时,碎石桩极易发生侧向鼓胀而导致整个复合地基失效.
2 碎石桩鼓胀变形测试仪
竖向荷载作用下碎石桩发生鼓胀变形,进而引起桩身截面周长的变化,通过量测变形后的桩身周长来确定碎石桩的鼓胀量,其工作原理如图3所示.
根据上述工作原理,课题组自行研发出散体材料桩桩身鼓胀变形量测试仪（图4）.用柔性钢丝绳作牵引绳串联排列紧密的片材,并将其紧密包裹在碎石桩桩身周围,牵引绳一端固定于紧固件,另一端穿过定位片连接于位移传感器.碎石桩受荷载鼓胀变形时,片材随碎石料一起向周围土体挤压,牵引绳随之在片材孔洞中滑动,将片材之间产生的微小变化进行集中反应,最后通过位移传感器量测牵引绳长度的减小量来反应碎石桩鼓胀变形引起的桩身周长增量.
设置如图4所示位于紧固件和位移传感器间柔性套管的目的除保护钢丝绳外,主要是将钢丝绳和软土及碎石隔开,减小牵引绳的滑动摩擦,因为若钢丝绳外露,被软土包裹,牵引绳的滑动受到很大的阻力,进而会约束碎石桩的鼓胀变形,甚至会造成在测试仪埋设的位置出现碎石桩“缩颈”现象.
此外,钢丝绳虽具有一定的柔性,但是由于片材的打孔是直的,钢丝绳串联片材使其紧贴碎石桩桩身时,会导致钢丝绳有弯折,钢丝绳和片材之间会产生较大摩擦阻力,为尽量减小钢丝绳和片材间的摩擦影响,采取了如下措施：1） 选用较细的钢丝绳（直径1.5 mm）；2） 片材的宽度不宜过大,经反复试验发现片材宽度选择在10～12 mm左右较为合适；3） 片材选用酚醛树脂材料（稳定性好,摩擦系数小）,厚5 mm,高35 mm,中间穿孔的直径2 mm.
为验证研制的散体材料桩鼓胀变形量测试仪的可行性及测试精度,采用3种不同测试方法对4根长500 mm,桩径200 mm的碎石桩在不同竖向荷载下的鼓胀变形量进行量测,方法1的测试思路如图5所示,沿直径方向布置3个交叉60°的量测装置,通过量测变形前后桩径的变化来反应桩体的鼓胀变形情况,量测装置埋设位置距桩顶200 mm；方法2是试验完成后通过自行调配的水玻璃将桩身碎石料胶结,然后挖去周围土体直接量测变形后的桩身周长增量,图6为试验现场挖出的胶结碎石桩实物图,量测的位置距桩顶225 mm.方法3是采用自行研制的膨胀变形测试仪进行量测,测试仪埋置于距桩顶250 mm处.各种方法测试结果如表1所示,其中方法1对应的平均周长增量为该方法3个直径增量换算成周长增量再取平均所得.
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参考文献：
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