摘 要

桩网复合地基作为一种新型的软土地基处理技术，上部加筋土，中间网和下部桩土加固区是他的基本形式。它充分调动了网、桩和土壤的潜力，具有施工后变形小、易于控制、稳定性高、施工方便等优点，故相当适用于天然软土地基上的铁路和公路建设。然而目前，CFG桩网复合地基的设计理论远远落后于工程实践，因此对桩网复合地基进行大规模多中心的深入研究，使理论研究与实际经验相结合，并且让理论指导实践具有重要意义。

本文主要对遵毕高速公路这一工程实例进行有限元分析，重点研究在路堤填高、桩长、桩间距、土工隔栅轴向刚度、持力层弹性模量、褥垫层弹性模量和桩土模量比的影响下，桩网复合地基的桩、土中应力分布与大小等的变化规律。

通过研究表明，路堤填高、桩长、桩间距和桩土模量比的调整能够有效控制桩网复合地基的沉降。而加强对CFG桩网复合地基设计方法的研究将有利于其在软土地区更好的处理。

关键词：CFG桩网复合地基；土工格栅；软土；沉降计算；有限元分析Treatment Effect Evaluation and Parameter Analysis of Pile-net Composite Foundation in Soft Soil Area

ABSTRACT

As a new type of soft soil foundation treatment technology, the pile-net composite foundation is the basic form of the upper reinforced soil, the intermediate net and the lower pile-soil reinforcement area. It fully mobilizes the potential of the net, pile and soil, has the advantages of small deformation after construction, easy control, high stability and convenient construction, so it is quite suitable for railway and highway construction on natural soft soil foundation. However, at present, the design theory of CFG pile-net composite foundation lags far behind the engineering practice. Therefore, the large-scale multi-center research on the pile-net composite foundation makes the combination of theoretical research and practical experience, and makes the theory guiding practice of great significance.

This paper mainly conducts finite element analysis on the engineering example of obeying expressway, focusing on embankment filling height, pile length, pile spacing, axial stiffness of geogrid, elastic modulus of bearing layer, elastic modulus of cushion and Under the influence of the modulus of piles and soils, the variation of stress distribution and size in piles and soils of pile-net composite foundation.

The research shows that the adjustment of embankment filling height, pile length, pile spacing and pile-soil modulus ratio can effectively control the settlement of pile-net composite foundation. Strengthening the research on CFG pile net composite foundation design method will be beneficial to its better treatment in soft soil areas.

KEY WORDS： CFG pile-net composite foundation；geo-grid；soft soil；settlement calculation；

finite element analysis

目 录

1绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2桩网复合地基国内外研究现状 2

1.2.1国外研究情况 2

1.2.2国内研究情况 3

1.3桩网复合地基国内外应用概况 6

1.3.1国外应用概况 6

1.3.2国内应用概况 7

1.4研究内容及方法 9

2 模型的建立 10

2.1软件介绍 10

2.2 软件的一般模拟知识 10

2.3 基本单元类别 11

2.4 材料数据组 11

2.5生成网格与初始条件 12

2.5.1生成网格 12

2.5.2初始条件 12

2.6计算 12

3工程实例的数值分析 13

3.1工程概况 13

3.1.1工程地质和水文条件 13

3.1.2工程施工步骤 15

3.2工程模型的数值模拟与计算分析 16

3.2.1桩网复合地基数值模型的确定 16

3.2.2桩网复合地基施工阶段数值模拟 18

3.2.3施工阶段数值模拟结果分析 19

3.3本章小结 28

4桩网复合地基工作性状的影响因素有限元分析 29

4.1路堤填高的影响 29

4.2桩长的影响 31

4.3桩间距的影响 33

4.4土工隔栅轴向刚度的影响 36

4.5持力层弹性模量的影响 38

4.6褥垫层弹性模量的影响 41

4.7桩土模量比的影响 44

4.8本章小结 48

5结论 50

致谢 51

参考文献 52

1绪论

1.1研究背景及意义

各种设计规范及其他书籍手册中对“软土”的定义不尽相同：《建筑地基基础设计规范》中解释软土是包括了淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土^[1]。《工程地质手册》中认为软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土^[2]。除此之外，在《公路工程名词术语》(JTJ002-87)、《铁路工程地质手册》、《公路地基设计规范》以及其他各地方的设计规范中，对于“软土”都有不同的解释。

我国软土资源丰富并且分布广泛，同时具有区域性，主要集中分布在华东、东南及南方沿海地域。而这些地区往往又因为经济发展起步早，相对来说经济比较发达，其发展趋势也依然呈迅猛之势，所以这些地区交通复杂，人员往来密集，客货运数量庞大。2004年，国家政府颁布了一项新的规划，该文件主要围绕我国的铁路运输方案展开，名称为《中长期铁路网规划》^[3]，以期能够改善铁路货运不足的问题。而在2010年，国家更是宣布将会在未来的5年时间对铁路行业持续不断的投资3.5万亿元。