饱和软土地基真空预压与夯实加固机理研究

发布时间：2017-10-09 12:23

  本文关键词：饱和软土地基真空预压与夯实加固机理研究

  更多相关文章： 真空预压 强夯法 饱和软土 非饱和区 有效深度

【摘要】：在我国,真空预压技术已经比较成熟。而近年来,由于对工期和承载力的更高要求,还大量使用联合加固的方法进行软基处理,比如真空预压联合强夯法。大量的工程实践积累了宝贵的工程经验,但在相关机理研究方面,还需做进一步探索。有些观点认为,经过真空预压处理的地基具有可夯实性,这还存在争论,本文通过试验检验真空预压后软土是否具有“可夯性”。另外,有些观点认为真空预压法加固深度有限(通常为20~25m),这也存在争论,本文通过模型模拟试验,采用相似理论分析真空预压加固软土地基的有效深度问题。解决这些问题,对解释相关机理,对提高相关工程的工艺水平都具有重大的意义。本文在回顾总结前人的理论研究、试验探索和工程实践的基础上,通过模型试验并结合ABAQUS有限元分析对相关问题进行探讨,主要内容包括:(1)通过设计具有不同侧向刚度的模型来模拟真空预压边缘区和中心区的变形特性,发现当侧向变形大时则竖向沉降会较小,反之亦然。并得出真空预压过程中,土体中的真空度、超孔隙水压力、侧向变形、沉降和出水量等都具有很好的同步性的结论,说明了真空度的在排水通道和地基土体中的有效传递,是真空预压法取得成功的关键。(2)通过室内模型试验发现,真空预压后的土体含水率大幅下降,但仍然处于饱和状态,并且真空预压后的饱和软土不具有可夯实性。在此基础上分析了真空预压和强夯法联合加固地基的机理:现有的真空预压联合强夯法处理饱和软土时,饱和软土加固的主要效果是真空预压产生的。强夯法可对表面填土层和排水砂层,以及地下水位以上的非饱和土层产生动力压密的作用,并通过对预压后的地基施加正压使得地基产生一定的剪切变形。强夯造成的沉降主要是由这两部分产生的,不是饱和软土被压密的结果。而强夯法对真空预压后的饱和软土地基产生的动力固结作用是十分有限的。(3)根据相似理论,通过模型试验来研究真空预压法的有效加固深度。指出真空度向下传递是一个动态的过程,并不存在一个有限的传递深度,只要排水通道的通水通气性能不会出现下降并且抽真空时间够长,真空度可传递到很大深度。(4)通过ABAQUS有限元分析软件的计算得出,要取得较好地预压效果,排水板的渗透系数不应小于5×10-3cm/s,而宜大于1×10-2cm/s,如果选用渗透系数大于5×10-2cm/s的排水板,可以用于加固深度为45m的软土地基,排水板中的真空度基本没有损失,并结合相关分析探讨了真空预压法的“经济有效加固深度”。
【关键词】：真空预压 强夯法 饱和软土 非饱和区 有效深度
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU447;TU472.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题依据和研究意义11
• 1.2 真空预压技术的发展状况11-12
• 1.3 真空预压机理研究的历史和现状12-14
• 1.4 真空预压目前存在的问题14-17
• 1.4.1 真空预压后是否会形成非饱和区14
• 1.4.2 真空预压后地基的夯实加固机理14-15
• 1.4.3 真空传递深度问题15-17
• 1.5 本文的主要工作17-19
• 第二章 真空预压边缘区和中心区变形特性模拟实验19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 相似理论19-21
• 2.2.1 相似理论概述19-20
• 2.2.2 相似理论的基本概念20
• 2.2.3 相似理论三大定理20-21
• 2.2.4 相似准则推导方法21
• 2.3 模型参数的选取21-22
• 2.4 实验装置和实验步骤22-26
• 2.4.1 实验装置22-23
• 2.4.2 实验步骤23-26
• 2.5 模型箱A真空预压试验结果26-33
• 2.5.1 测点布置26-28
• 2.5.2 真空度时程曲线28-29
• 2.5.3 超孔隙水压力时程曲线29-31
• 2.5.4 侧向变形31
• 2.5.5 沉降时程图31-33
• 2.6 模型箱B真空预压试验结果33-37
• 2.6.1 测点布置33
• 2.6.2 真空度时程曲线33-34
• 2.6.3 超孔隙水压力时程曲线34-36
• 2.6.4 沉降时程图36-37
• 2.6.5 出水量时程图37
• 2.7 真空预压加固机理37-38
• 2.8 本章小结38-39
• 第三章 真空预压地基的夯实加固机理研究39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 土体饱和度测试39-42
• 3.2.1 被测试土体的选取39-40
• 3.2.2 模型箱A土体饱和度测试40-41
• 3.2.3 模型箱B土体饱和度测试41-42
• 3.3 土体可夯实性试验42-45
• 3.3.1 试验装置42-43
• 3.3.2 土体取样夯实试验43-44
• 3.3.3 原位夯击试验44-45
• 3.4 真空预压联合强夯的相关工程分析45-47
• 3.5 真空预压后地基可夯实性机理47-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第四章 单井真空度传递试验51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 实验装置和试验步骤51-54
• 4.2.1 实验装置51-52
• 4.2.2 实验步骤52-54
• 4.3 真空传递深度的实验结果54-58
• 4.3.1 真空度变化的时程曲线54-56
• 4.3.2 各时间真空度随深度的变化56-58
• 4.3.3 模型所对应的原型分析58
• 4.4 真空度传递的机理58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 真空度沿深度分布的有限元模拟60-77
• 5.1 引言60
• 5.2 比奥固结理论60-65
• 5.2.1 Biot固结方程的基本假定60-61
• 5.2.2 比奥固结方程61-65
• 5.3 单井有限元模型的选择65-66
• 5.4 室内模型试验的有限元分析66-70
• 5.4.1 有限元模型66
• 5.4.2 计算参数66-67
• 5.4.3 真空预压过程的模拟和边界条件的简化67
• 5.4.4 结果分析67-70
• 5.5 工程实例有限元分析70-75
• 5.5.1 有限元模型70
• 5.5.2 计算参数70
• 5.5.3 真空预压工程的模拟和边界条件的简化70-71
• 5.5.4 结果分析71-75
• 5.6 本章小结75-77
• 结论与展望77-79
• 1 结论77-78
• 2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-84
• 致谢84-85
• 附件85

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本文编号：1000198