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题名砂卵石土柱锤冲扩桩单桩成桩机理模型和数值试验研究
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作者
袁胜洋
李城栋
练小莲
陆仁芳
邓开元
刘先峰
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机构
西南交通大学土木工程学院
西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室
滇西应用技术大学
中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司
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出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第5期248-260,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(52478472
52168066)。
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文摘
近年来,随着建筑工程技术的飞速发展,地基处理技术成为工程领域的研究热点。其中,柱锤冲扩桩地基处理技术因其高效、经济的特点逐渐被广泛应用。但在细观层面还缺乏对桩体成桩机理的研究,以优化现场设计及施工。本文以室内模型试验为基础,采用Flac3D-PFC耦合数值模拟,从宏细观角度分析成桩过程中土体动应力响应,包括加速度响应、土体变形及砂卵石填料骨架中力链的发展规律。结果表明:柱锤在冲击过程中夯实、挤压孔下土体,土体发生变形的过程可分为增大、回弹、稳定3个阶段;冲击在土体中产生的能量以应力波的形式从孔中心向外迅速衰减,能量使土体逐渐挤密压实、地基加固,当能量传递至孔下3d(d为柱锤直径)时,动应力响应较小,土体受柱锤冲击作用影响不大;冲击使得砂卵石填料力链骨架结构发生断链重构,在该过程中,颗粒空隙不断减小,力链数量增加,作用力不断增强,填料不断置换土体,两者形成密实的整体以实现加固;冲击完成后,以初始孔底平面为基准面,自平面向上0.5d至平面向下3.0d与径向1.5d形成加固影响区域,该区域范围内的土体在冲击过程中应力响应较大,消耗大部分冲击能量,并在冲击完成后发生较大位移,使土体更加密实,地基实现加固。通过数值模拟补充模型试验,完善了柱锤冲扩桩单桩成桩机理,为现场施工提供重要的理论支持和实用指导。
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关键词
柱锤冲扩桩
加固机理
土体位移
动力响应
骨架力链
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Keywords
downhole dynamic compacted pile
reinforcement mechanism
soil displacement
dynamic response
skeleton force chains
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分类号
TU472.1
[建筑科学—结构工程]
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