[发明专利]一种计算水泥搅拌桩复合地基等效力学参数的均匀化方法

说明书

目前国内外关于水泥搅拌桩复合地基的研究大多是关于水泥搅拌桩作用机理、影响水泥搅拌桩成桩质量，以及水泥搅拌桩复合地基沉降特性，水泥搅拌桩有限元数值模拟的研究，而对于水泥搅拌桩复合地基有限元数值模拟中等效参数的计算研究较少，所以本文主要从水泥搅拌桩复合地基等效参数进行研究，进一步的对水泥搅拌桩复合地基的设计提供依据，以便以后的工程实际设计中进行应用。

技术领域

本发明涉及高速公路软基处治效果的评价领域，尤其涉及一种水泥搅拌 桩复合地基的等效参数计算。

背景技术

水泥搅拌桩复合地基目前已在湖区高速公路软基加固过程中得到了广泛 应用。水泥搅拌桩复合地基在湖区软基加固工程中的主要作用为减小路基沉降， 达到湖区高速公路的沉降要求。若桩长较小或桩间距较大，会对加固后路基沉降 较大，达不到设计要求；若桩长较大或桩间距较小，会造成设计的极大浪费。所 以准确预测水泥搅拌桩复合地基的沉降极为重要。目前国内外关于水泥搅拌桩 复合地基的研究大多是关于水泥搅拌桩作用机理、影响水泥搅拌桩成桩质量，以 及水泥搅拌桩复合地基沉降特性，水泥搅拌桩有限元数值模拟的研究，而对于水 泥搅拌桩复合地基有限元数值模拟中等效参数的计算研究较少，所以本文主要 从水泥搅拌桩复合地基等效参数进行研究，进一步的对水泥搅拌桩复合地基的 设计提供依据，以便以后的工程实际设计中进行应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种计算湖区水泥搅拌桩 复合地基等效参数的计算方法，包括以下步骤：

以双尺度计算方法为基础，根据水泥搅拌桩不同参数，建立水泥搅拌桩 复合地基桩土试件，接着赋予桩土试件基体刚度参数，再根据单元编号、边界节 点编号以及节点编号，将有限元数据信息导入到MATLAB中运算程序，计算出 材料信息，最终通过C++程序语言预测出泊松比μ和弹性模量E。

在有限元软件中建立相应条件下的水泥搅拌桩复合地基模型，再依据相 关规范中要求的黏质土的慢剪试验中的试验方法，参照实际试验条件，简化模型 部件，装配成试验模型；最后分别输入土块的强度和刚度数据参数，根据结果提 取所需要的数据曲线，最终获得抗剪强度参数。

附图说明

图1为双尺度计算方法统计区域

图2为数值模型计算示意图-添加压头

图3为数值模型计算示意图-施加围压

图4为数值模型计算示意图-压头下移压缩试件

具体实施方式

利用双尺度方法求解水泥搅拌桩复合地基等效力学参数时，本发明给出 以下三个假定。

1.假设是一个有界随机变量，且期望值存在。

2.且f(x)∈c^∞(Ω)，如果仅仅是则 构造光滑算子δ：

满足当δ→0

3.是对称正定矩阵，即存在两个不依赖于ω的正数c₁、c₂满 足

和

{η_ih}为对称矩阵。同时假设在区域Ω上，有同尺度水泥搅拌桩复合地基区域，即见附图1。

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：

其中分别为水泥搅拌桩复合地基弹性模量和泊松比值。

得到相应桩长下的刚度参数后，再采用有限元数值模型计算水泥搅拌桩 复合地基的强度参数。

建立三维三轴压缩试验模型具体操作流程如图2～图4：