真空预压加固软基固结及渗流计算理论研究

摘要

我国广大地区分布着工程性质较差的软粘土,同时随着国民经济的发展,如港口、码头、机场和高速公路等基建项目的建设进入一个高速发展的时期,为了保护结构物在施工和使用期间的承载力和稳定性安全、消除过大的沉降变形和正常使用,因此要对这种软土地基进行必要的处理。
　　 作为排水固结法的一种,真空预压加固软土地基以其在造价、工期、效果、环保等方面较传统的方法有较大的优势性而得到了广泛的应用。
　　 本文在前人研究成果的基础上,结合试验资料,针对真空预压加固地基变形等问题进行了较深入的探讨。本文主要做了如下的一些工作:
　　 (1)考虑真空度的衰减情况,对真空预压加固软基的变形和固结度计算方法进行研究。根据真空预压时砂井的真空压力状态建立了真空预压的空间轴对称变形模型,用位移法推导该模型在等应变条件下的变形及体积应变计算公式。
　　 (2)在真空预压加固软基的体积应变的计算公式基础之上,结合Hansbo砂井地基固结理论和真空预压的边界条件,推导了忽略竖向渗流情况下的真空预压及真空-堆载联合预压加固软土地基的固结解析解。
　　 (3)分析了引起真空地基流体运动的动力、竖向排水体中的吸水原理及压降规律,根据地下水运动学的经典理论,分别分析了真空预压加固软土地基中加固区的地下水变化及运动的数学模型,并利用加固区平均地下水零压线为边界条件,推导了排水边界上降深随时间变化的一维非稳定渗流,得出了影响区土体中地下水位的变化规律。
　　 (4)通过现场监测,并将本文计算方法与已有计算理论和现场试验实测资料进行了比较,结果表明体积应变的计算对真空预压的孔压和固结度的计算有较大的影响,而直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式进行计算会导致较大误差,在固结度计算中采用Hansbo的近似方法能满足计算精度的要求。

目录

文摘

英文文摘

致谢

论文说明:主要符号与说明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究概况

1.2.1 工程应用发展概况

1.3 真空排水预压法研究现状

1.3.1 真空预压室内试验和模型试验研究现状

1.3.2 真空预压加固机理研究现状

1.3.3 真空预压计算理论研究现状

1.4 真空预压现场试验研究现状

1.4.1 真空度的传递机理

1.4.2 地下水位变化规律

1.4.3 真空预压的有效加固深度

1.4.4 侧向位移及对周围环境的影响

1.5 存在的问题

1.6 本文的主要工作

2 变形和固结问题解析解

2.1 单井变形计算

2.1.1 真空预压加固土中的力如何发挥作用

2.1.2 变形计算模型和假设条件

2.1.3 真空度线性衰减时的竖向变形和体积应变计算

2.2 真空预压砂井固结解答

2.2.1 砂井地基固结理论简介

2.2.2 模型假定和基本方程

2.2.3 固结基本方程推导

2.3 真空-堆载联合预压砂井固结解答

2.4 本章小结

3 地下水位变化规律研究

3.1 引言

3.2 地下水位变化机理分析

3.2.1 真空预压渗流形成机理

3.2.2 排水板中的渗流

3.2.3 真空预压与真空井点降水的比较

3.3 加固区外地下水位线计算方法研究

3.4 本章小结

4 工程实例分析

4.1 引言

4.2 工程概况

4.3 数据分析

4.3.1 计算参数

4.3.2 分层沉降计算结果分析

4.3.3 超静孔压计算结果分析

4.3.4 地表沉降计算结果分析

4.3.5 侧向位移计算结果分析

4.3.6 影响区地下水位计算结果分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文的主要结论

5.2 存在的问题及进一步工作的展望

参考文献

作者简历