软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰稳定性分析

发布时间：2017-10-14 23:09

  本文关键词：软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰稳定性分析

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【摘要】：横向小尺寸模袋砂围堰,即由多个横向(宽度方向)尺寸较小,如宽2m、4m、5m,纵向(长度方向)尺寸达数十米以上的模袋砂铺排堆叠而成的围堰。因其工程费用低、施工作业面大、效率高、对软土地基适应性强、易于拆除等优点,在人工岛、海底隧道、围海造地、航道治理、桥墩承台等临时围堰工程中得到了广泛应用。但由于模袋砂力学性能的复杂性,目前对模袋砂围堰施工过程力学行为及稳定控制机理尚不明晰,设计施工以经验或工程类比为主。基于此,本文采用数值模拟和理论相结合的方法对软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰的稳定性进行分析,主要内容及研究成果如下:(1)借助有限元软件ABAQUS建立了软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰二维数值模型,基于强度折减法,分析了围堰堆筑和抽水工况的力学行为。计算结果表明,软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰的稳定控制是基于地基的稳定控制,而不是围堰边坡稳定控制。围堰可视作层层堆叠的弱粘结砌体结构,极限状态下并不会产生切穿模袋的圆弧滑动破坏,而是因地基整体剪切破坏导致的模袋砂脱开失稳。(2)建立了软土地基上横向大尺寸模袋砂围堰二维数值模型,与横向小尺寸围堰进行对比,结果表明,软土地基上横向大、小尺寸模袋砂围堰的稳定均为地基承载力所控制,但其力学特性有所不同:(1)横向小尺寸模袋砂围堰的位移大于大尺寸;(2)横向大尺寸模袋砂围堰对模袋材料抗拉强度的要求高于小尺寸。(3)结合已有岩石、碎石土等硬质地基上模袋砂围堰研究成果,与软土地基上模袋砂围堰进行对比,结果表明,硬质和软土地基上模袋砂围堰的破坏形式均为失稳破坏,不同的是硬质地基上围堰的破坏形式为沿模袋砂层间的界面滑移失稳或因堆高过大产生的竖向压坏;而软土地基上围堰的破坏形式为地基的失稳破坏。(4)针对软土地基承载力弱的问题,借助数值手段模拟了不同宽、高度反压平台作用下围堰的力学特性,明确了其对围堰稳定的影响规律;分析了搅拌桩加固地基围堰受力变形情况,基于分缝处剪应力大的力学特征提出搅拌桩优化布置方案;总结了真空预压加固地基安全系数和强度增长规律,针对围堰对地基强度变形要求不高的特点给出设计施工建议;探讨了均质地基上围堰可能的破坏形式;给出了围堰坡比选取建议。(5)基于地基承载力理论,推导了深厚淤泥地基上围堰堆高及有限厚度淤泥地基上围堰堆高与淤泥厚度关系的预测公式。
【关键词】：模袋砂围堰 软土地基 稳定性 横向小尺寸 地基承载力 数值分析
【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】：TV551.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 选题的背景和研究意义11-13
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 试验研究14-15
• 1.2.2 理论研究15-16
• 1.2.3 数值模拟16-17
• 1.2.4 研究现状评价17-18
• 1.3 本文主要工作与创新点18-21
• 1.3.1 研究技术路线18-19
• 1.3.2 主要研究内容19-20
• 1.3.3 主要创新点20-21
• 第二章 天然软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰稳定性数值分析21-49
• 2.1 引言21
• 2.2 深厚天然软土地基上模袋砂围堰力学行为数值分析21-40
• 2.2.1 强度折减法概述21-24
• 2.2.2 模型的建立24-28
• 2.2.3 基于强度折减法的极限状态计算结果与分析28-35
• 2.2.4 模袋应力分析35-39
• 2.2.5 围堰稳定控制讨论39-40
• 2.3 模袋砂围堰稳定性影响因素敏感性分析40-43
• 2.3.1 深厚天然软土地基上不同坡度围堰稳定性比较40-41
• 2.3.2 有限厚度淤泥地基上围堰稳定性比较41-43
• 2.4 与深厚天然软土地基上横向大尺寸模袋砂围堰的比较43-46
• 2.5 与岩石、碎石土等硬质地基上模袋砂围堰的比较46-47
• 2.6 本章小结47-49
• 第三章 软土地基处理后横向小尺寸模袋砂围堰稳定性分析49-68
• 3.1 引言49
• 3.2 反压平台地基处理围堰稳定性数值分析49-53
• 3.2.1 模型的建立49-50
• 3.2.2 计算结果与分析50-53
• 3.3 水泥土搅拌桩地基处理围堰稳定性数值分析53-57
• 3.3.1 模型的建立53
• 3.3.2 计算结果与分析53-57
• 3.4 真空预压法地基处理围堰稳定性数值分析57-65
• 3.4.1 基于强度折减法的土体抗剪强度指标增长公式57
• 3.4.2 模型的建立57-60
• 3.4.3 不考虑堆载时间因素的计算结果与分析60-63
• 3.4.4 考虑堆载时间因素的计算结果与分析63-65
• 3.5 均质地基上横向小尺寸模袋砂围堰破坏形式讨论65
• 3.6 横向小尺寸模袋砂围堰坡比选择的讨论65-66
• 3.7 本章小结66-68
• 第四章 天然软土地基上横向小尺寸模袋砂围堰稳定性理论分析68-74
• 4.1 引言68
• 4.2 地基承载力理论及围堰极限堆高公式68-73
• 4.2.1 深厚天然淤泥地基上围堰堆高预测公式68-70
• 4.2.2 有限厚度淤泥地基上围堰堆高预测公式70-73
• 4.3 本章小结73-74
• 结论、建议、成果及展望74-77
• 结论74-75
• 建议75-76
• 成果76
• 展望76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-83
• 附件83

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本文编号：1033694