超軟吹填土地基真空預壓理論及模型試驗的研究.pdf

1、隨著天津濱海新區(qū)的開發(fā)建設(shè),越來越多的土地是由圍海造陸形成的吹填土地基。以往吹填土地基在吹填完畢后,經(jīng)過2-3年的晾曬,然后才進行真空預壓加固,而隨著濱海新區(qū)開發(fā)建設(shè)腳步的加快,真空預壓有了新的工藝,可使吹填土地基幾乎不經(jīng)過晾曬,直接進行真空預壓加固,所以現(xiàn)在真空預壓加固的對象變?yōu)椴唤?jīng)過晾曬的新近吹填土地基。對于真空預壓法的固結(jié)機理和加固效果,國內(nèi)外眾多學者和工程師已經(jīng)做了大量的研究工作,得到了很多有意義的研究成果,真空預壓法的工作機理

2、和計算方法已經(jīng)成熟。由于新近吹填土地基厚度大、含水量高、壓縮性比較大,與以往經(jīng)過晾曬的吹填土地基不同,導致在真空預壓計算和實際工程中出現(xiàn)很多問題。由于新近吹填土地基的特點,使其在真空預壓過程中會發(fā)生很大的沉降,使排水板的工作機理和固結(jié)計算方法都發(fā)生了很大的改變,利用以往計算方法計算新近吹填土地基真空預沉降與現(xiàn)場實測值存在很大的偏差,故以往的真空預壓計算理論不適應于新近吹填土地基,本文針對這些問題,對新近吹填土地基真空預壓從理論和試驗上進

3、行了以下研究:
　　 1.提出了新近吹填土地基真空預壓沉降計算方法。本文首先分析了新近吹填土與以往吹填土地基的不同,通過分析新近吹填土地基的形成過程和特點,提出新近吹填土是欠固結(jié)土,加固前土體內(nèi)存在由吹填土有效自重形成的超孔壓,在插板期間會產(chǎn)生一定的沉降。本文認為新近吹填土地基真空預壓沉降是由抽真空前的插板期間沉降和真空預壓期間沉降兩部分組成,通過研究吹填土地基的在插板期間的土層的附加荷載和抽真空期間土層的附加荷載情況,提出吹填

4、土地基真空預壓插板期間的沉降計算方法和抽真空期間的沉降計算方法。通過與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)相比,證明了計算方法的可行性,這種方法已經(jīng)為相關(guān)的計算規(guī)程所采用。
　　 2.對新近吹填土地基真空預壓進行了室內(nèi)模型試驗研究。新近吹填土地基是由含水量在80％以上的超軟土形成。隨著圍海造陸的發(fā)展,吹填區(qū)底面標高越來越低,吹填土厚度越來越厚,使真空預壓法進行地基加固時發(fā)生很大的壓縮變形。在地基加固過程中出現(xiàn)很多理論上難以解釋的現(xiàn)象,針對這些問題本文進

5、行了超軟土真空預壓室內(nèi)模型試驗。通過試驗可以發(fā)現(xiàn):(1)土體加固后由于超軟土發(fā)生很大的壓縮變形,使排水板發(fā)生了很大的扭曲變形,甚至發(fā)生局部折斷現(xiàn)象,改變了排水板的工作狀態(tài)。(2)在加固土體變形基本穩(wěn)定后,進行了二次插板再加固的試驗,結(jié)果表明土體的沉降進一步發(fā)展,含水量進一步降低,十字板強度進一步提高,且十字板強度沿深度遞減幅度大為減少。證明了第一次加固過程中由于土體發(fā)生大變形使排水板效率降低,地基不能達到預期的加固效果;采用二次插板可使

6、吹填土產(chǎn)生較好的加固效果。同時通過實驗對排水板中和土體中的真空度的分布規(guī)律和變化規(guī)律進行了研究。研究成果為以后的吹填土地基真空預壓的理論分析和有限元計算提供了依據(jù)。
　　 3.通過對新近吹填土地基特點和加固過程的分析,提出適應于吹填土地基真空預壓的有限元計算方法。新近吹填土地基真空預壓有限元計算分為兩個過程:一是插板期間的固結(jié),另一個為真空預壓過程。考慮真空預壓不同過程的荷載形式,將非線性本構(gòu)關(guān)系(Duncan-Chang模型)

7、引入Biot固結(jié)理論,編制了通用的有限元程序,對新近吹填土地基真空預壓法進行平面應變有限元分析;利用本文提出的有限元程序分別對新近吹填土地基整個加固過程和正常固結(jié)土地基的真空一堆載聯(lián)合預壓進行了有限元分析,計算結(jié)果與實測結(jié)果對比表明,該方法較好的反映了實際工程沉降及孔隙水壓力的發(fā)展趨勢。同時本文利用有限元軟件ABAQUS模擬了吹填土地基真空預壓的整個過程,計算結(jié)果與實際工程比較吻合。
　　 4.為了探索更適合新近吹填土地基真空預