深厚软基大砂袋围堰稳定性试验研究

发布时间：2017-04-18 13:02

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【摘要】：大砂袋围堰(堤坝)是目前正在发展的在软土地基上构筑围堰(堤坝)的技术,无论在理论还是在实践上都不成熟,有很多问题需要深入研究,例如稳定问题和大变形问题等。本文以天津市某围海造陆工程中采用的大砂袋围堰为依托,结合现场施工过程中出现的失稳险情,对深厚软基上大砂袋围堰的稳定性问题进行试验研究及数值模拟分析。论文主要工作包括:大砂袋围堰工程的案例调研、本依托工程的现场施工观察和资料分析、离心模型试验、数值模拟分析。论文取得了以下认识:(1)大砂袋的失稳破坏模式是地基强度不足、围堰沉降大、靠近堰身中部下座、地基坡脚向外水平位移和隆起、坡脚地基失去稳定、部分坡体向下滑动、坡中间高程部位土工布受拉断裂。(2)在地基为超软软土的情况下,打设插塑板和铺设排水砂垫层能有效加快地基排水固结,有助于围堰整体稳定。但是,在有排水通道的情况下,软土的强度增长仍是缓慢的。因此,必须严格控制上部围堰的施工进度,必须使软土强度增长能够承受上部荷载的作用,否则,会引起地基连同围堰边坡的整体滑动破坏。(3)大砂袋土工布具有较好的协调变形的作用,可以在地基和围堰产生大变形的情况下保持围堰整体沉降变形的形态,只是在地基土强度太低的情况下才未能阻止围堰坡脚及边坡的滑动破坏。(4)软土的流变性较强,在围堰完工后一段时期内仍会有数十厘米的沉降。(5)通过试验摸索出了在离心机中测量土工布应变的方法与技术,取得了良好的测量效果。试验中测出了堰体中间部位土工布(纱布)受压、坡表面附近土工布(纱布)受拉的变形状态,与围堰的外观变形状态是一致的,表明测量结果是较为真实的。
【关键词】：深厚软基 大砂袋围堰 失稳 离心模型 数值模拟
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U655.541
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 砂袋围堰的发展10-12
• 1.3 国内外研究状况概述12-17
• 1.3.1 工程实践13-14
• 1.3.2 理论研究14-16
• 1.3.3 离心模型试验研究16
• 1.3.4 大砂袋围堰数值仿真分析16-17
• 1.4 本文的研究内容17-18
• 1.5 主要研究方法18-19
• 第二章 依托围堰工程基本情况19-39
• 2.1 工程概况19-20
• 2.2 水文、气象条件20-21
• 2.3 地质条件21-22
• 2.4 围堰设计概况22-25
• 2.5 围堰施工情况25-28
• 2.6 工程监测28-30
• 2.6.1 监测项目及控制指标28
• 2.6.2 仪器布设28-30
• 2.6.3 监测频率30
• 2.7 大砂袋失稳情况30-33
• 2.7.1 现场塌陷情况30-32
• 2.7.2 险情处理措施32-33
• 2.8 大砂袋围堰失稳原因分析33-38
• 2.8.1 施工过程分析33-34
• 2.8.2 设计方面的不足34
• 2.8.3 监测资料分析34-38
• 2.9 本章小结38-39
• 第三章 离心模型试验土工材料模拟39-52
• 3.1 土样的制备39-41
• 3.1.1 土料39
• 3.1.2 土的物理力学性质39-40
• 3.1.3 模型地基土的制备40-41
• 3.1.4 大砂袋填料41
• 3.2 土工织物的模拟41-48
• 3.2.1 大砂袋土工布的受力特性41-42
• 3.2.2 土工布与土的界面特性研究42-45
• 3.2.3 土工织物模拟准则及材料选用45-48
• 3.4 塑料排水板模拟48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 大砂袋软基围堰的离心模型试验52-71
• 4.1 前言52-53
• 4.2 离心模型试验原理53-54
• 4.3 模型试验设计54-57
• 4.3.1 试验目的54
• 4.3.2 试验设计思路54-55
• 4.3.3 试验模拟的断面55-56
• 4.3.4 模型相似率的确定56
• 4.3.5 试验设备56-57
• 4.3.6 试验方案57
• 4.4 试验量测57-60
• 4.4.1 量测项目57-58
• 4.4.2 应变测量58-59
• 4.4.3 试验量测布置59-60
• 4.5 试验过程60-63
• 4.5.1 模型制作60-61
• 4.5.2 离心机加速设置61-63
• 4.6 试验结果及分析63-70
• 4.6.1 T1模型63-67
• 4.6.2 T2模型67-70
• 4.6.3 试验成果小结70
• 4.7 本章小结70-71
• 第五章 大砂袋围堰整体稳定性的有限元分析71-89
• 5.1 材料本构模型选用71-76
• 5.1.1 土的蠕变71-73
• 5.1.2 软土蠕变模型73-76
• 5.2 有限元模型76-79
• 5.2.1 模型计算参数选取76-77
• 5.2.2 接触面的模拟77-78
• 5.2.3 计算模型及加载过程78-79
• 5.3 有限元模拟分析结果79-88
• 5.3.1 围堰变形前后对比80
• 5.3.2 围堰的竖向位移80-83
• 5.3.3 围堰的水平位移83-85
• 5.3.4 围堰的孔隙水压力85-88
• 5.4 本章小结88-89
• 结论与展望89-90
• 结论89
• 展望89-90
• 参考文献90-93
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果93-94
• 致谢94-95
• 附件95

【参考文献】

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本文编号：314912