悬浮型水泥土搅拌桩复合地基沉降及桩土应力比的颗粒流模拟

朱宏栋; 张江江; 程琴辉; 徐芳超; 陈旭

doi:10.13951/j.cnki.37-1213/n.231004

烟台大学学报（自然科学与工程版） ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (1) : 81 -91. DOI: 10.13951/j.cnki.37-1213/n.231004

悬浮型水泥土搅拌桩复合地基沉降及桩土应力比的颗粒流模拟

朱宏栋, 张江江, 程琴辉, 徐芳超, 陈旭

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摘要

为了探明悬浮型水泥土搅拌桩复合地基的沉降及桩土应力比特性，利用离散元软件PFC2D建立二维单桩复合地基颗粒流模型，从细观层面上模拟不同悬浮度和水泥掺入比的复合地基变形和承载特性，分析复合地基沉降、桩土应力比、颗粒黏结破坏、接触力链和能量变化规律。模拟结果表明：随着桩悬浮度的增加，复合地基沉降减小，悬浮度68%和76%复合地基桩土应力比表现出先增大后稳定的趋势，悬浮度84%、92%和100%复合地基桩土应力比表现出先增大后减小的趋势；随着桩水泥掺入比的增加，复合地基沉降减小，水泥掺入比10%、15%、20%、25%复合地基桩土应力比均表现出先增大到峰值然后减小的趋势，且峰值增大的幅度逐渐减小；端承型比其余四种悬浮型水泥土搅拌桩复合地基更容易发生破坏，在桩端和桩身上部产生大量黏结断裂形成的宏观裂纹，宏观裂纹在应变能的驱动下进一步扩展，扩展过程中摩擦能超越应变能逐渐占主导地位，破坏处部分力链断裂消失或颜色变浅，部分力链相比于桩其他区域更粗，颗粒间出现了接触力集中现象，最终导致复合地基因桩身强度破坏丧失承载力。