地質(zhì)工程專業(yè)畢業(yè)論文[論文]濱海吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理與真空預(yù)壓法關(guān)鍵技術(shù)研究

1、地質(zhì)工程專業(yè)畢業(yè)論文 精品論文 濱海吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理與真空預(yù)壓法關(guān)鍵技術(shù)研究關(guān)鍵詞：形成機(jī)理 模擬試驗(yàn) 真空預(yù)壓 吹填造陸摘要：天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度

2、低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分

3、析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑小于0.005mm的粘粒及團(tuán)粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)，顆粒之間的接觸不是十分明顯，大孔隙也

4、不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (5)論文通過對未處理土樣和真空預(yù)壓處理土樣進(jìn)行了電鏡掃描和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，對真空預(yù)壓處理前后吹

5、填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)律。 (6)為了研究真空預(yù)壓過程中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長的因素，論文分析了等效荷載、有效應(yīng)力增量、孔

6、隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆?；驁F(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)過程。 其中吹填泥漿的泌水過程分為以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的階段和以泥漿自重固結(jié)為主的階段。吹填土

7、固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)展速度較慢，該階段所用時(shí)間在整個(gè)真空預(yù)壓過程中所占比重較大，這也是吹填土真空預(yù)壓法處理周期漫長

8、的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替代層是完全可行的，塑料排水板的插設(shè)深度不超過10m。以無紡針刺土工布與高強(qiáng)度海綿組合作為水平排

9、水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。正文內(nèi)容 天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)

10、時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性

11、差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑小于0.005mm的粘粒及團(tuán)粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)，顆粒之間的接

12、觸不是十分明顯，大孔隙也不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (5)論文通過對未處理土樣和真空預(yù)壓處理土樣進(jìn)行了電鏡掃描和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分

13、析，對真空預(yù)壓處理前后吹填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)律。 (6)為了研究真空預(yù)壓過程中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長的因素，論文分析了等

14、效荷載、有效應(yīng)力增量、孔隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆?；驁F(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)過程。 其中吹填泥漿的泌水過程分為以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的階段和以泥漿自

15、重固結(jié)為主的階段。吹填土固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)展速度較慢，該階段所用時(shí)間在整個(gè)真空預(yù)壓過程中所占比重較大，這也是吹填

16、土真空預(yù)壓法處理周期漫長的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替代層是完全可行的，塑料排水板的插設(shè)深度不超過10m。以無紡針刺土工布與

17、高強(qiáng)度海綿組合作為水平排水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底淤泥。所形成的

18、吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、

19、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑小于0.005mm的粘粒及團(tuán)粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)

20、，顆粒之間的接觸不是十分明顯，大孔隙也不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (5)論文通過對未處理土樣和真空預(yù)壓處理土樣進(jìn)行了電鏡掃描

21、和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，對真空預(yù)壓處理前后吹填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)律。 (6)為了研究真空預(yù)壓過程中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長的因素

22、，論文分析了等效荷載、有效應(yīng)力增量、孔隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆?；驁F(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)過程。 其中吹填泥漿的泌水過程分為以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的

23、階段和以泥漿自重固結(jié)為主的階段。吹填土固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)展速度較慢，該階段所用時(shí)間在整個(gè)真空預(yù)壓過程中所占比重較

24、大，這也是吹填土真空預(yù)壓法處理周期漫長的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替代層是完全可行的，塑料排水板的插設(shè)深度不超過10m。以無

25、紡針刺土工布與高強(qiáng)度海綿組合作為水平排水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底

26、淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45.550.1，

27、具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑小于0.005mm的粘粒及團(tuán)

28、粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)，顆粒之間的接觸不是十分明顯，大孔隙也不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (5)論文通過對未處理土樣和真空預(yù)壓處理土樣

29、進(jìn)行了電鏡掃描和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，對真空預(yù)壓處理前后吹填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)律。 (6)為了研究真空預(yù)壓過程中影響結(jié)構(gòu)

30、強(qiáng)度增長的因素，論文分析了等效荷載、有效應(yīng)力增量、孔隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆?；驁F(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)過程。 其中吹填泥漿的泌水過程分為以細(xì)顆粒

31、絮凝下沉為主的階段和以泥漿自重固結(jié)為主的階段。吹填土固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)展速度較慢，該階段所用時(shí)間在整個(gè)真空預(yù)壓過

32、程中所占比重較大，這也是吹填土真空預(yù)壓法處理周期漫長的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替代層是完全可行的，塑料排水板的插設(shè)深度不超

33、過10m。以無紡針刺土工布與高強(qiáng)度海綿組合作為水平排水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的

34、吹填物料為海底淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45

35、.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑小于0.005

36、mm的粘粒及團(tuán)粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)，顆粒之間的接觸不是十分明顯，大孔隙也不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (5)論文通過對未處理土樣和真

37、空預(yù)壓處理土樣進(jìn)行了電鏡掃描和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，對真空預(yù)壓處理前后吹填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)律。 (6)為了研究真空預(yù)壓

38、過程中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長的因素，論文分析了等效荷載、有效應(yīng)力增量、孔隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆?；驁F(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)過程。 其中吹填泥漿的泌水過

39、程分為以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的階段和以泥漿自重固結(jié)為主的階段。吹填土固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)展速度較慢，該階段所用時(shí)間在

40、整個(gè)真空預(yù)壓過程中所占比重較大，這也是吹填土真空預(yù)壓法處理周期漫長的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替代層是完全可行的，塑料排水板

41、的插設(shè)深度不超過10m。以無紡針刺土工布與高強(qiáng)度海綿組合作為水平排水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海

42、新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘

43、粒含量達(dá)到45.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑

44、小于0.005mm的粘粒及團(tuán)粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)，顆粒之間的接觸不是十分明顯，大孔隙也不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (5)論文通過對

45、未處理土樣和真空預(yù)壓處理土樣進(jìn)行了電鏡掃描和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，對真空預(yù)壓處理前后吹填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)律。 (6)為

46、了研究真空預(yù)壓過程中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長的因素，論文分析了等效荷載、有效應(yīng)力增量、孔隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆粒或團(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)過程。 其中吹

47、填泥漿的泌水過程分為以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的階段和以泥漿自重固結(jié)為主的階段。吹填土固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)展速度較慢，該

48、階段所用時(shí)間在整個(gè)真空預(yù)壓過程中所占比重較大，這也是吹填土真空預(yù)壓法處理周期漫長的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替代層是完全可行

49、的，塑料排水板的插設(shè)深度不超過10m。以無紡針刺土工布與高強(qiáng)度海綿組合作為水平排水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的面積也在不斷擴(kuò)

50、大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析研究表明天津?yàn)I

51、海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱

52、頂部主要為粒徑小于0.005mm的粘粒及團(tuán)粒，呈絮狀結(jié)構(gòu)，顆粒之間的接觸不是十分明顯，大孔隙也不甚發(fā)育。沉降柱中部除了粘粒以外，明顯地可以看見有粒徑大于0.005mm的粉粒存在，粘粒多附著于粉粒之上，孔隙和裂隙都較為發(fā)育。而沉降柱底部以粉粒為主，大孔隙極其發(fā)育。由此可以得出，粒徑較大的粉粒沉降速率較快，粒徑較小的粘粒沉降速率較慢。顆粒沉積規(guī)律符合Stocke定律，即下沉速率與顆粒直徑的平方成正比。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析表明：隨著沉積深度增大，顆粒和孔隙的等效直徑、周長、面積都呈增大的趨勢，顆粒和孔隙數(shù)量、形態(tài)比、圓度呈減小的趨勢，沉降柱中部土樣的顆粒定向性較差，而沉降柱中部和底部土樣的定向性較好。 (

53、5)論文通過對未處理土樣和真空預(yù)壓處理土樣進(jìn)行了電鏡掃描和微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，對真空預(yù)壓處理前后吹填土微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明：在未進(jìn)行真空預(yù)壓處理之前，吹填土自然沉積狀態(tài)下非常疏松，孔隙發(fā)育。原始沉積的絮凝結(jié)構(gòu)較為明顯，而粘粒之間多以團(tuán)粒的形式存在，粘粒與粘粒之間的接觸帶很模糊。經(jīng)過真空預(yù)壓處理后，吹填土的結(jié)構(gòu)較為緊密，孔隙不發(fā)育。粘粒主要以單粒堆砌的形式存在，所以粘粒之間的接觸帶較為清楚，而且顆粒之間的接觸關(guān)系多以面面接觸為主。微結(jié)構(gòu)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)與真空預(yù)壓處理前相比，處理后土樣顆粒和孔隙等效直徑、面積、周長、形態(tài)比和圓度明顯減小、顆粒和孔隙數(shù)量明顯增大，而隨深度增加，同樣也有此規(guī)

54、律。 (6)為了研究真空預(yù)壓過程中影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長的因素，論文分析了等效荷載、有效應(yīng)力增量、孔隙比和含水量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系，得出隨著等效荷載和有效應(yīng)力增量的增大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度呈增高的趨勢。含水量和孔隙比越大，吹填土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低。主要原因是在等效荷載的作用下，土體中產(chǎn)生了有效應(yīng)力增量。在有效應(yīng)力的作用下，土體得到了逐步固結(jié)，含水量降低，孔隙比減小。土體中強(qiáng)結(jié)合水的含量越來越少，顆?；驁F(tuán)粒之間的連接越來越緊密，在其接觸點(diǎn)上，逐漸產(chǎn)生了膠結(jié)作用，從而使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高。 (7)論文對吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，結(jié)果認(rèn)為吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成分為吹填泥漿泌水和吹填土固結(jié)排水兩個(gè)

55、過程。 其中吹填泥漿的泌水過程分為以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的階段和以泥漿自重固結(jié)為主的階段。吹填土固結(jié)排水過程分為早期空氣排出、真空滲流場作用下的滲透固結(jié)和真空條件下的水分氣化排出三個(gè)階段。 其中早期空氣排出階段進(jìn)展速度快，地表沉降速度也快，但吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高有限。真空滲流場作用下的滲透固結(jié)階段進(jìn)展速度和地表沉降速度都較快，在強(qiáng)大的真空壓力下形成的真空滲流場作用下，土體得到了固結(jié)，所以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到了提高。真空條件下的水分氣化排出階段進(jìn)展速度緩慢，主要取決于環(huán)境溫度和真空度。 由于水分被氣化排出，土體中的水分逐漸減少，所以，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很大程度上得以提高。但是，由于這一階段受氣化過程控制，其進(jìn)

56、展速度較慢，該階段所用時(shí)間在整個(gè)真空預(yù)壓過程中所占比重較大，這也是吹填土真空預(yù)壓法處理周期漫長的主要原因，也導(dǎo)致了處理成本較高。 (8)為了實(shí)現(xiàn)新近吹填土的真空預(yù)壓法快速處理，論文提出了表層硬殼替代層、插板技術(shù)和水平排水系統(tǒng)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)思路。采用人工方法形成表層硬殼，對現(xiàn)有的插板機(jī)通過降低高度、減小重量和改進(jìn)動力裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對水平排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以土工材料代替砂層，同時(shí)使水平排水系統(tǒng)可以承擔(dān)表層硬殼替代層的部分功能。 (9)論文為了驗(yàn)證改進(jìn)真空預(yù)壓法在新近吹填土處理中的可行性，論文對表層硬殼代替層和水平排水系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)改進(jìn)和優(yōu)化，結(jié)果得出以無紡針刺土工布聯(lián)合土工格柵作為表層硬殼替

57、代層是完全可行的，塑料排水板的插設(shè)深度不超過10m。以無紡針刺土工布與高強(qiáng)度海綿組合作為水平排水系統(tǒng)是最優(yōu)方案。 真空預(yù)壓法可以用于處理新近吹填土。改進(jìn)真空預(yù)壓法與現(xiàn)有方法相比，在早期施工階段可以節(jié)約成本40，同時(shí)可以縮短施工時(shí)間6個(gè)月以上。天津?yàn)I海新區(qū)是繼珠江三角洲、長江三角洲之后，又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。隨著我國投資戰(zhàn)略的變化，天津?yàn)I海新區(qū)將成為我國又一經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。由于天津?yàn)I海新區(qū)具有吹填造陸的優(yōu)越條件，圍海造陸成為天津?yàn)I海新區(qū)獲得土地資源的主要途徑之一。通過圍海造陸所產(chǎn)生的土地資源，距離港口近，更容易產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市規(guī)模的快速發(fā)展，通過吹填造陸而獲取的土地資源的

58、面積也在不斷擴(kuò)大。而天津?yàn)I海新區(qū)圍海造陸的吹填物料為海底淤泥。所形成的吹填土排水固結(jié)時(shí)間漫長、靈敏度高、強(qiáng)度低、沉降量大等，必須進(jìn)行處理。真空預(yù)壓法是一種是十分適合于處理吹填軟土的技術(shù)，但是該方法存在處理周期長，必須在泥漿表面形成硬殼后才可以施工等缺點(diǎn)，而且目前人們對其基本機(jī)理仍不清楚。 本文以天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土為例，對天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成機(jī)理和真空預(yù)壓處理吹填土的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究成果從理論上基本明確了吹填土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成機(jī)理，并對天津?yàn)I海新區(qū)結(jié)構(gòu)性吹填土的處理上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 (1)論文通過吹填土的物理性質(zhì)和化學(xué)成分測試、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)以及原位試驗(yàn)，分析

59、研究表明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土粘粒含量達(dá)到45.550.1，具有壓縮性強(qiáng)、強(qiáng)度低，滲透性差等特點(diǎn)。 (2)為了分析評價(jià)土的結(jié)構(gòu)性，論文參照前人研究成果，提出了結(jié)構(gòu)勢指數(shù)作為土結(jié)構(gòu)性參數(shù)。其定義為土結(jié)構(gòu)破壞前后強(qiáng)度差與結(jié)構(gòu)破壞之前強(qiáng)度之比。并提出了土結(jié)構(gòu)性分級標(biāo)準(zhǔn)，為土結(jié)構(gòu)性的分級提供了依據(jù)。 (3)為了研究天津?yàn)I海新區(qū)吹填土結(jié)構(gòu)性特征，論文根據(jù)靈敏度試驗(yàn)、壓縮固結(jié)試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和原位十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果，對不同試驗(yàn)條件下結(jié)構(gòu)性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)構(gòu)勢指數(shù)為0.770.86，證明天津?yàn)I海新區(qū)吹填土具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性。 (4)為了研究吹填泥漿的泌水機(jī)理和沉積規(guī)律，論文進(jìn)行了沉降柱模擬試驗(yàn)和微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，分析結(jié)果表明：沉降柱頂部主要為粒徑小于0.00