煤矸石型CFG模型樁的豎向極限承載力試驗(yàn)研究.pdf

1、中國(guó)是一個(gè)能源消耗很大的國(guó)家，而煤炭是重要?jiǎng)恿χ弧Ｓ匈Y料表明：我國(guó)2012年的煤炭產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)32億噸，預(yù)計(jì)到2012年煤矸石產(chǎn)量將超過(guò)3億噸，但是我國(guó)的煤矸石資源化利用的發(fā)展十分緩慢，目前其綜合利用率較低，大部分都沒(méi)經(jīng)過(guò)處理。到目前為止我國(guó)煤矸石礦區(qū)約有1600個(gè)，煤矸石積聚量已超出35億噸，占地面積約33萬(wàn)畝，煤矸石已成為中國(guó)年生產(chǎn)量，土地面積占用量和堆積量都非常大的工業(yè)廢物之一。在本文中，在水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）基礎(chǔ)上以?xún)r(jià)

2、格低廉的自燃煤矸石代替碎石作為粗骨料，通過(guò)優(yōu)化配比形成具有一定的整體強(qiáng)度的樁體——煤矸石CFG樁。
　　本文制作了4種水泥摻入比為10％、12%、14%、16%和4種煤矸石取代率為0%、30%、60%、100%的16組試塊，并在此基礎(chǔ)上，制作了如下煤矸石型CFG模型樁：①在水泥摻入比為12%的條件下，煤矸石取代率為100%、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁；②在水泥摻量為14%的條件下，煤矸石取代率為100%

3、、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁；③在水泥摻量為16%的條件下，煤矸石取代率為100%、60%、30%、0%的4種配合比的煤矸石型CFG模型樁，模型樁數(shù)量為12個(gè)。
　　通過(guò)煤矸石混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究分析水泥摻入比、齡期、煤矸石取代率對(duì)煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度的影響和變化規(guī)律。煤矸石CFG模型樁在本文中屬于端承樁，通過(guò)煤矸石樁型CFG模型靜載試驗(yàn)，得到了不同配合比的煤矸石CFG樁的極限承載力，通過(guò)模型樁的

4、應(yīng)力-應(yīng)變曲線和模型樁的荷載-沉降曲線，研究分析樁體的應(yīng)力分布情況、樁體的破壞形態(tài)，其研究結(jié)果如下：
　?。?）煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度與齡期呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，可以用對(duì)數(shù)函數(shù)公式進(jìn)行擬合。水泥摻入比處于10~14%范圍時(shí)，煤矸石混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速度比較大。當(dāng)水泥摻入比大于14%時(shí)，煤矸石混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度明顯放慢。煤矸石混凝土抗壓強(qiáng)度與水泥摻入比呈一元二次函數(shù)關(guān)系。延邊地區(qū)煤矸石混凝土強(qiáng)度隨著煤矸石取代率的增加而降低。考慮安全因素和經(jīng)濟(jì)

5、因素，認(rèn)為C3是最好的配比組合，水泥：粉煤灰：水：砂子：碎石：自燃煤矸石=247.8:106.2:177:780:468.4:702.6。
　?。?）隨著煤矸石取代率增加，模型樁極限承載力逐漸降低。在相同豎向荷載下，模型樁沉降值增加幅度逐漸增加。破壞均發(fā)生在樁頂部至樁上部1/3處位置，煤矸石CFG樁與普通CFG樁破壞形態(tài)相近。在荷載—應(yīng)變圖中可以看出，樁頂處分擔(dān)荷載較大，樁頂處應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯快于其他測(cè)點(diǎn)。
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6、3）通過(guò)靜載試驗(yàn)得出的12根煤矸石型CFG模型樁極限承載力，提出了煤矸石型CFG模型樁極限承載力參考計(jì)算公式：此公式省略。
　?。?）通過(guò)運(yùn)用3種灰色理論預(yù)測(cè)模型對(duì)本文試驗(yàn)中的煤矸石型CFG模型樁的單樁極限承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)值分析整理可以得到新迭代GM（1.1）模型對(duì)單樁極限承載力的預(yù)測(cè)精度要優(yōu)于全信息GM（1.1）模型及非等步GM（1.1）模型。隨著模型系統(tǒng)信息的更新，增加反映數(shù)據(jù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，有助于提升模型的預(yù)測(cè)精度。U

7、sher模型對(duì)煤矸石型CFG模型樁的單樁極限承載力的預(yù)測(cè)值與靜載荷試驗(yàn)測(cè)得的實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差絕對(duì)值平均值為2.71%，根據(jù)對(duì)樁極限承載力的預(yù)測(cè)效果，Usher模型優(yōu)于灰色理論模型，具有較高的預(yù)測(cè)精度。
　?。?）通過(guò)利用ANSYS軟件程序?qū)γ喉肥虲FG模型樁與普通CFG模型樁有限元分析，得出其應(yīng)力、應(yīng)變及變形云圖，并對(duì)兩種樁進(jìn)行比較分析。發(fā)現(xiàn)隨著煤矸石取代率增加，煤矸石型CFG模型樁極限承載力逐漸降低，變形與普通CFG模型樁相近