深埋超軟土層處理中排水體系設(shè)置及固結(jié)效應(yīng)研究-建筑與土木工程專業(yè)畢業(yè)論文

AADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineering(MasterofEngineering)ResearchontheDrainageSystemItsEffectofConsolidationforBuriedUltraSoftGroundImprovementMaster．Candidate：ZhaoZhilinSupervisor：Prof．LiZhangmingMay2016SchoolofCivilandTransportationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006萬方數(shù)據(jù)摘要摘要摘要摘要隨著沿海地區(qū)城市城市規(guī)模不斷的擴(kuò)大，遇到的超軟土地基處理問題逐漸增多。許多學(xué)者利用各種工法對(duì)關(guān)于深厚、大面積的超軟土地基等地質(zhì)條件進(jìn)行多方面超軟土固結(jié)效應(yīng)的研究，對(duì)于由吹填土形成深埋地質(zhì)條件的超軟土層排水固結(jié)研究較少，為此探究深埋超軟土層處理中排水系統(tǒng)對(duì)其固結(jié)效應(yīng)的影響迫為重要，本文在超軟土地基靜動(dòng)力排水固結(jié)快速加固機(jī)理及設(shè)計(jì)理論研究的國(guó)家自然科學(xué)基金．項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)(51178122)的根底上，以湛江某港口深埋超軟土的地質(zhì)情況，按相似理論l：30的相似比進(jìn)行模型研究，對(duì)含水率為66．2％，孔隙比為1．77的超軟土采用靜動(dòng)力排水固結(jié)法進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)，探究沖擊作用下深埋超軟土在不同排水系統(tǒng)的土壓、孔壓及沉降變化規(guī)律。模型試驗(yàn)按工程劃分為3種典型分區(qū)，其中一區(qū)和二區(qū)在軟土之上鋪填0．9m厚度的砂墊層，再鋪填4．2m的一般黏性土共5．1m填土作為覆蓋土層；三區(qū)鋪設(shè)5．1m一般黏性土作為覆蓋土層；3種典型分區(qū)豎向排水體均以梅花形方式布置，其中一區(qū)、三區(qū)插板間距相同且較二區(qū)插板間距密，其間距分別為1．2m與1．8m；一區(qū)、二區(qū)集水井布置間距相同且較三區(qū)集水井布置間距大，其布置間距分別為18m與13．5m，其中一區(qū)、三區(qū)布設(shè)盲溝，二區(qū)不布設(shè)盲溝。本模型試驗(yàn)覆蓋土層模擬厚度比以往模型試驗(yàn)覆蓋土層模擬厚度(1．95m)要大3．15m，比以往更具特點(diǎn)。本模型試驗(yàn)以1：30比例加以模擬并取得以下幾方面的研究成果：(1)豎向與水平向均設(shè)置了排水體且橫向墊層滲透性好與豎向排水體密度相對(duì)大的一區(qū)固結(jié)效果最正確。(2)在相同集水井間距和橫向排水墊層，但排水板問距較大的二區(qū)中下層以上超軟土層孔壓消散量、有效應(yīng)力增量和沉降量分別約為一區(qū)的76．1％、77．2％和72．2％，這證明插板密度及盲溝的布設(shè)對(duì)深埋超軟土排水固結(jié)影響很大，插板間距越密，超軟士固結(jié)效果更好，并且盲溝的布設(shè)一定程度加快孔壓消散，產(chǎn)生沉降更大。(3)橫向排水墊層滲透性較弱的三區(qū)中下層以上超軟土層孔壓消散量、有效應(yīng)力增量和沉降量分別約為一區(qū)的65．2％、65．5％和64．3％，而三區(qū)中下層以上超軟萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文土層孔壓消散量、有效應(yīng)力增量和沉降量分別約為二區(qū)的85．8％、84．8％和89．1％，廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文土層孔壓消散量、有效應(yīng)力增量和沉降量分別約為二區(qū)的85．8％、84．8％和89．1％，試驗(yàn)說明排水墊層的滲透作用對(duì)深埋超軟土排水固結(jié)影響很大，滲透性越好，固結(jié)效果明顯，產(chǎn)生沉降量越大；但通過加密排水板間距，縮短集水井間距可彌補(bǔ)排水墊層滲透性較弱的缺陷。(4)與已有模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比照，本模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在厚覆蓋土層地質(zhì)條件下，夯擊瞬間，孔壓先增大至峰值后迅速減少至某一應(yīng)力水平，該值比夯擊前有所提高，隨后增長(zhǎng)至某一峰值，并趨于穩(wěn)定，說明在厚覆蓋土層與沖擊荷載共同作用下，在一定時(shí)間內(nèi)，孔壓可維持在一較高應(yīng)力水平。(5)利用MIDAS(GTS．NX)對(duì)本模型試驗(yàn)一區(qū)和三區(qū)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)沉降變化規(guī)律具有較好一致性，一定程度上印證了模型箱試驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)例的可行性與合理性。(6)基于本模型試驗(yàn)與有限元模擬分析結(jié)果可知，當(dāng)橫向排水墊層滲透性較差(10巧cm／s)時(shí)，深埋超軟土層處理時(shí)可設(shè)置間距較密(1．2m)的豎向排水體，集水井間距(一般為20m一30m)縮短1．3—1．4倍的排水系統(tǒng)可使超軟土具有良好排水固結(jié)效果。關(guān)鍵詞：深埋；超軟土；排水體系；固結(jié)效應(yīng)萬方數(shù)據(jù)ABSlllACTABABSlllACTABSTRACTAsthecoastalcityofeityscaleunceasinglyexpands，supersoftsoilfoundationtreatmentproblemshaveincreasedinseveralyears．Manyscholarsuseallkindsofmethodsofdeeplargeareaofsoftsoilfoundationfortheresearchesaboutvariousgeologicalconditions，suchultra-softsoilconsolidationeffect．Becausetherelevantstudiesaboutreclaimedsoilformingdeepgeologicalconditionofsoftsoildrainageconsolidationisless，it’Simportanttoexplorethedeepdrainagesysteminthesupersoftsoillayerontheconsolidationeffectofimpactforce．Accordingtothetheoryaboutthestaticanddynamicdrainageconsolidationofsoftsoilfoundationreinforcementmechanism(thenationalnaturalsciencefund，projectapprovalno(51178122)，andfocusingonsimilarsituationonaportofZhanJiangburiedsupersoftsoilgeology,thepurposeofthispaperistoexploretheimpactbuffeddeepundertheultra-softsoilindifferentdrainagesystemsofsoilpressure，porepressureandsettlementofchangerulebyusingl：30similarpercentmodelstudyandthemodeltextaboutthemoisturecontentof66．2％．poreratio1．77supersoftsoilbytheStatic-DynamicDrainageConsolidationMethod(SDDCM)ofindoor．Modeltest，accordingtotheprojectcanbedividedintothreekindsoftypicalpartitionto1：30proportiontosimulate，whichspreadonthesoftsoilareaandtheareaof0．9mthicknessofsandcushion，shopagain，fillin4．2mofclayeysoilasthecoveringsoillayer,threeareaslaid5．1mclayeysoilasthecovetingsoillayer；Verticalrowofwaterbodyinthreekindsoftypicalpartitionistriangularway,whichareaboardspacingof1．2m，respectively,andlayoutspacingfor18mcollectingwellandblindditch；Seconddistrictboardspacingof1．8m，respectivelyarrangementspacingis18mcollectingwellbutnotblindditchoflayout；Threeplatespacingwere1．2m，anddistanceof13．5mcollectingwellandblindditch．Unlikepreviouslaboratorytestthissimulationmodeltestcoveringsoilthickness(equivalentto5．1oftheactualprojectm)thaninthepast(theoriginalsimulationtestusingmaximumcoveringsoillayerthicknessofonly1．95m)morefeatures．ThismodeltesthasthefollowingseveralaspectsofIII萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文research：(1)Bothverticalandhorizontaltosettherowofgoodwaterpermeabilityandhorizontalbeddingandverticalrowofrelativelylargewaterdensityconsolidationeffectisbest．(2)Inthesamesetofwellspacingandthehorizontaldrainagecushionlayer,butlargedrainspacingthesecondareais，abovetheloweramountofsupersoftsoilporepressuredissipationandeffectivestressincrementandsettlementinabout76．1％，77．2％and72．2％ofthefirstarearespectively,thisdemonstratesthatthedensityofboardandtheconstructionofdeepburiedsupersoftsoilofblindditchdrainageconsolidation，flashboarddistancecloser，supersoftsoilconsolidationeffectisbetter,andtheconstructiontoacertainextentofblindditchtospeeduptheporepressuredissipation，producesubsidencebigger．(3)Horizontaldrainagecushionlayerpermeabilitylowerweakerofthirdareas，supersoRsoilabovethesoilporepressuredissipationcapacity,effectivestressincrementandsubsidenceinabout65．2％．65．5％and64．3％ofthefirstarearespectively,andthelowerthethirdareasupersoftsoilabovethesoilporepressuredissipationcapacity,effectivestressincrementandsettlementabouttwoareawere85．8％．84．8％and89．1％ofthesecondrespectively,drainagecushiontestsshowedthattheosmosisofdeepburiedsupersoftsoilconsolidationeffectisverybig，thebetterthepermeabilityandconsolidationeffectisobvious，moresettlement；Butbyencryptingdrainspacing，shortenthecollectingwellspacing(canshortentheporewaterpenetrationdistance)，whichcaneffectivelymakeupforthedefectsoftheweakdrainagecushionlayerpermeability．(4)Comparedwithmodeltestresults，thismodeltestfoundinthecoveringlayersofgeologicalconditions，lampinginstant，theporepressureincreasestothepeakbeforerapidlyreducedtocertainstresslevel，thevalueisimprovedthanbeforetamping，thenincreasedtopeak，andtendstobestable，thatunderthecoveringsoillayerandtheimpactofloadcombination，inacertaintime，porepressurecanmaintaininahighstresslevel．(5)UsingMidas(GTS．NX)areathismodeltestandnumericalsimulationanalysisV萬方數(shù)據(jù)ABST】乙ACTofABST】乙ACTofthree，thesimulationresultswithmodelexperimentsedimentationvariationhasagoodconsistency,partlyverifiedthemodelboxtestthefeasibilityandtherationalityofthesimulationfieldengineeringexamples．(6)Basedonthemodeltestandfiniteelementsimulationanalysisresultshowsthatwhenthehorizontaldrainagecushionpoorpermeability(10-5era／s)，deepintheultrasoftsoillayercanbesetspacingwas(1．2m)oftheverticalwater,collectingwellspacing(20mto30m)aregenerallyreduced1．3—1．4timesofthedrainagesystemCanmakethesupersoftsoilhasgooddrainageconsolidationeffect．Keywords：Deep；Ultrasoftsoil；Drainagesystem；ConsolidationeffectV萬方數(shù)據(jù)目錄目錄目錄目錄摘要 ．IABSTRACT ．．j ．．III目錄 ．VIContents ．．．．． ．． ．．． ．．．．． ．．．． ．．．．． ．． ．．．X第一章緒論 ．11．1前言 ．11．2軟土與超軟土的定義及特性 ．．11．2．1軟土與超軟土 l1．2．2軟土特性 21．3國(guó)內(nèi)外超軟土層處理研究現(xiàn)狀 ．．31．3．1靜動(dòng)力排水固結(jié)法處理超軟土 31．3．2真空預(yù)壓及真空．堆載聯(lián)合預(yù)壓法處理超軟土層 ．．51．3．3排水體系 ． ．．7113．4室內(nèi)模型試驗(yàn) 81．3．5數(shù)值模擬 ．101．4本文研究目的與思路 101．4．1研究目的及思路 ．101．4．2本課題研究的創(chuàng)新點(diǎn) ．121．5本章小結(jié) 12第二章深埋超軟土層處理中排水體系的設(shè)置問題 。132．1排水系統(tǒng) ．．152．2真空．聯(lián)合堆載預(yù)壓法的設(shè)計(jì) l72．3靜動(dòng)力排水固結(jié)法的設(shè)計(jì) j 192．4超軟土性質(zhì)影響因素 202．5本章小結(jié) 一 23第三章深埋超軟基處理模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 一24萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3．1引言廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3．1引言 ．243．2設(shè)計(jì)模型 243．2．1靜動(dòng)力排水固結(jié)法原理 ．243．2．2相似理論 ．． 253．3組成的試驗(yàn)裝置 263．3．1沖擊加載系統(tǒng) ．273．3．2采集系統(tǒng) ．283．3．3控制系統(tǒng) ．283．3．4模型箱模擬系統(tǒng) ．283．4試驗(yàn)步驟 293．4．1制各模型與鋪設(shè)土樣 ．293．4．2調(diào)試儀器 ．303．4．3標(biāo)定傳感器 ．303．4．4布置沉降板 ．313．4．5埋設(shè)傳感器 j ．313．4．6連接動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀 ．323．4．7布置排水體系 ．323．4．8沖擊試驗(yàn) ． ．353．4．9監(jiān)測(cè)夯沉量及沉降 t．．． ．．353．5試驗(yàn)內(nèi)容 363．5．1土工物理力學(xué)試驗(yàn) ．363．5．2模型箱試驗(yàn)主要完成的內(nèi)容： 363．6考前須知 373．7小結(jié) 37第四章深埋超軟土處理試驗(yàn)結(jié)果分析 。384．1引言 384．2插塑料排水板及鋪填覆蓋土層前后力學(xué)響應(yīng)規(guī)律 384．2．1不同分區(qū)不同深度孔壓實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及分析 ．394．2．2不同分區(qū)不同深度土壓實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及分析 ．414．3不同分區(qū)填土后加固效果比照分析 43VII萬方數(shù)據(jù)目錄4．3．1不同分區(qū)孔壓消散量變化目錄4．3．1不同分區(qū)孔壓消散量變化比照分析 ．434．3．2不同分區(qū)孔壓消散量百分比比照分析 ．454．3_3不同分區(qū)有效應(yīng)力比照分析 ．．474．4不同分區(qū)夯擊全階段孔壓與土壓變化分析 484．4．1夯擊全階段孔壓變化 ．484．4．2夯擊全階段土壓變化 ．514．4．3不同分區(qū)夯擊全階段孔壓變化比照 ．534。4。4不同分區(qū)夯擊全階段土壓變化比照 ．544．5不同分區(qū)夯擊全階段加固效果比照分析 564．5．1不同分區(qū)不同深度每遍夯后孔壓消散量 ． ．．564．5．2不同分區(qū)同一深度每遍夯后孔壓消散量 。574．5．3夯擊作用后孔壓消散總量比照 ．594．5．4不同分區(qū)夯擊階段有效應(yīng)力比照分析 ．604．6不同分區(qū)試驗(yàn)過程沉降變化 6l4．7模型箱試驗(yàn)比照分析 ．．． ．634．7．1夯擊瞬間孔壓變化比照 ．644．7．2夯擊施工全過程土壓、孔壓及沉降比照 ．644．8模型試驗(yàn)誤差討論 664．8．1模型試驗(yàn)邊界效應(yīng)誤差討論 ．664．8．2相似比問題 ．674．8-3土體的各向異性 ．674．9本章小結(jié) 67第五章深埋超軟土層處理數(shù)值模擬 ．695．1MIDAS(GTS)有限元軟件 ．695．2有限元模型建立 ．695．2．1根本假定 ．695．2．2土層計(jì)算模型與參數(shù)選定 ．695．2．3有限元網(wǎng)格劃分 ．715．2．4荷載條件 ．725．3計(jì)算結(jié)果分析 73萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文5．3．1填土期間廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文5．3．1填土期間 ． ． ． 735．3．2一區(qū)夯擊作用期間 ． ．745．3．3夯擊作用后固結(jié)期間 ．785．3．4一區(qū)豎向應(yīng)力變化曲線 ．805-3．5填土至夯擊后不同區(qū)豎向位移變化曲線 ．825．3．6模型試驗(yàn)沉降與數(shù)值模擬沉降比照 ．835．4誤差討論 845．5本章小結(jié) 84結(jié)論與展望 85本文主要結(jié)論 85展望 ． 一86參考文獻(xiàn) 87攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 93獨(dú)創(chuàng)性聲明 。94致謝 ．95lX萬方數(shù)據(jù)ContentsCContentsContentsABSTRACT．．．．． ．． ．．．．．．．．． ． ． ．．．． ．IIIContents． ．．．．．．．． ．． ．． ．．．． ．．．．．．．． ．．． ．XChapterlTheIntroduction．． ．．．． ．．．．．． ．．．．．． ． ． ． ．．．．II．IBackground． ．．．．．．．． ．．．．．． ．．．． ．．．．．．．． ．．．． ．．．．．． ．11．2Definitionandfeaturesofsoftsoilandultrasoftsoil．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11．2．1Softsoilandultrasoftsoil ．11．2．2Featuresofsoftsoil ． ．．21．3Researchsituationonsoftsoiltreatmentathomeandabroad．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31．3．1ThedisposeofultrasoftsoildbytheSDDCM 31．3．2Thedisposeofultrasoftsoilbyvacuumpreloadingandvacuumstackpreloading． ．．． ．． ．．．．． ． 51．3．3Thedrainagesystem ． ． ．．．71．3．4Indoormodeltest ．81．3．5Laboratorytestsofsmallspecimens ．． ． ．．101．4Thepurposeandmaincontentofthisresearch． ．．．．．．．．．．． ．．．．．． ．．．101．4．1Researchpurposeandtrainofthought ．．101．4．2Innovationofthisresearch ．． ． ． ．111．5Summary ． ．．．12Chapter2Deepburiedultrasoftsoilofdrainagesystemsettingproblem 132．1Thedrainagesystem ．．152．2Vacuum—jointstackpreloadingdesign．．．．．．．．．．．．．．．．．172．3Thestaticanddynamicdrainageconsolidationmethodofdesign．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．t92．4Influencingfactorsofultra·softsoil．202．5Summary．．．．23Chapter3DesignofmodeltestsofSDDCM．． ．． ．．．．． ．．．． ．21zl3．1Foreword ．243．2Designofmodeltests．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．243．2．1‘Fheprincipleofthestaticanddynamicarainageconsolidationmethod24X萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3．2．2廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3．2．2SimilaritytheoryStandards ．． ．． ． ．．253．3Modeitestdevicecomponent．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．263．3．1Impactloadingsystem 27：；．3．2Dataacquisitionsystem．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．283．3．3Controlsystem．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．283．3．4Boxmodelsimulationsystem。．．。，。．．。．．．．。。．．．．．。。。．。．．．。．．。。．．．．．．．．。．。．。．．．．．．．．．．．．。．．。．．。．283．4Testprocess．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293．4．1Preparationofmodelandlayingofsoilsamples．293。4．2Debuggingequipment．．。．．。．．。．．．．。．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．。．。．．．．。．．．．。。．．．．．．。．．．．．．．．。．．．．．．．303．4．3Calibrationofsensor．．303．4．4Settlementplatesetting ．313。4．5Sensorsburied．．．，．．．．．。．．．．。．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：；】3．4．6Sensorconnection．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：；：213．4．7Arrangementofdrainagesystem ．．323．4．8Impactloadingtest．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353．4．9Settlementmonitoring．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33．5Testcontents 一363．5．1Conventionalphysicalandmechanicaltests．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．363．5．2Themajorcontentaboutcompletingtheimpactloadtest．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．363．6Precautions ．37：；．7Summary．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37Chapter4Theresultsanalysisofdeepultrasoftsoilprocessingtest 384．1Foreword ．384．2Plasticdrainageplateandfilllayermechanicalresponsepatterns．．．．．．．．．．．．．．．．．．．384．2．1Differentdepthofporepressureandanalysisofmeasureddatainthreeareas．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：；94．2．2Differentdepthsoilpressuremeasureddataandanalysisinthreeareas．414．3Afterthefilledsoilreinforcementeffectanalysisinthreeareas 434．3．1Thecomparativeanalysisofdifferentofporepressuredissipationquantity．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．z13萬方數(shù)據(jù)Contents4．3．2Contents4．3．2Thecompartiveanalysisofdifferentofporepressuredissipationamountpercentage。。．．。。．。．．．．．．．．。。。。．．．。：。．．．．．。．。。．．．．．．．．。．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。454．3．3Effectivestressanalysis．．．．．．．．．474．4Thecomparativeanalysisofdifferentoflampingporepressureandearthpressure．．．．．．．．。．．．．．．．．．。．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，，．，．。。。。．．。。。。。。。。。。。．。．．．。。。。。．．。．。。．。。。。484．4．1Lampingporepressurechangesthestagewhole 484．4．2Tampingsoilpressurechangesthestagewhole．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．514．4．3Differentregionallampingporepressurechangeincomparison 534．4．4Differentregionallampingearthpressurechangeincomparison．．544．5Differenttampingreinforcementeffectcontrastanalysisofthestagewhole．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．564．5．1Differentpartitionsdifferentdeptheverytimeaftertheramamountofporepressuredissipation．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．564．5．2Differentpartitionsthesamedepthofeachtimeaftertampingporepressuredissipation．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．574．5．3Totalporepressuredissipationcomparedaftertampingeffect．．．．．．．．．．．．．．．594．5．4Differentstagesofpartitionlampingeffectivestressanalysis． 604．6Settlementvariationindifferentareas．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61zI．7Modelboxtestanalysis．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．634．7．1Comparetheporepressurechangeininstanttamping．．644．7．2Earthpressure，porepressureandsettlementofcontrastinthewholetamping．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．． ．．．．644．8Modeltestdiscussed 一664．8．1Modeltestboundaryeffectdiscussed 664．8．2Similarthanproblem．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．674．8．3Theanisotropyofsoil．．．674．9Summary ．．．．．．．．．．． ． ．． ．．．．． ．．．．．．．．．．．．67Chapter5numericalsimulationfordeepburiedultrasoftsoiltreatment．．．．．．695．1IntroductionofMIDASGTS 695．2BuildingtheFiniteElementmodel．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69X萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文5．2．1廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文5．2．1Basicsupposition．695．2．2DefineMaterialParameter．．．．．．．．．．．．．．．695。2．3Thefiniteelementmesh 711；．2．4Loadconditions．． ．．．．．． ．．．．． ． ．．． ． ．．．．725．3Analysisoftheresult．．．．．．．．．．．．，． ．．．． ．． ． ．．．．735．3．1Duringtheperiodoffilling．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．735．3．2Duringtampingeffect．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．745．3．3Duringtampingeffectafterconsolidation．．．．．．．．．．．785．3．4Filltodifferentaftertampingcurveofverticaldisplacement．．．805．3．5Settlementofmodeltestandnumericalsimulationofsettlement．．825．3．6Duringtheconstructionoftheverticalstresschangecurve．．835．4Errordiscussion 一 ．845．5Summary ． ．． ． 84Summaryandoutlook．．．．．．．．85Summary ．．．．．．．．．．．．．．．．85Outlook ．．．．．．．86Reference ． ．87Paperspublishedduringgraduateeducationperiod 93StatementoforiginalityandThethesiscopyrightlicenseStatement 94Acknowledgement．．．．．． ．．．． ．． ．． ． ． ．．．．．95萬方數(shù)據(jù)第一章緒論第一章緒第一章緒論第一章緒弟一旱硒化1．1前言改革開放以來，我國(guó)沿海地區(qū)的城市經(jīng)濟(jì)得到了快速開展，城市的規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)張，眾多的工程工程的建設(shè)以圍海造陸的方向拓展，逐漸地由陸地往海邊延伸。我國(guó)沿海地區(qū)軟土具有很強(qiáng)的區(qū)域性，并且環(huán)境成因復(fù)雜，如我國(guó)的渤海、津塘地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲及珠江三角洲等廣泛分布著厚度很大的淤泥、淤泥質(zhì)土等超軟土，其不利于工程的特點(diǎn)是含水率非常高、高壓縮性、孔隙比非常高、低強(qiáng)度低滲透性以及埋藏深厚等，這些地區(qū)根底設(shè)施逐漸增多，地基處理疑難Ⅻt】題也逐漸增多，特別是超軟土地基對(duì)區(qū)域的開發(fā)利用影響很大，故軟土地基處理已是巖土工程領(lǐng)域中不可回避的問題。本人在超軟土地基靜動(dòng)力排水固結(jié)快速加固機(jī)理及設(shè)計(jì)理論研究(國(guó)家自然科學(xué)基金．工程批準(zhǔn)號(hào)：51178122)的根底上繼續(xù)進(jìn)一步研究工作，本章總結(jié)超軟土獨(dú)特的工程性質(zhì)，綜述超軟土處理方法及其排水體系設(shè)計(jì)等研究現(xiàn)狀，基于前人已有的研究成果，提出本文創(chuàng)新點(diǎn)和研究?jī)?nèi)容。1．2軟土與超軟土的定義及特性1．2．1軟土與超軟土軟土【2]是淤泥、淤泥質(zhì)土以及泥炭質(zhì)土的總稱，一般是在靜力或緩慢流水環(huán)境中以細(xì)顆粒為主的近代沉積物，其直徑小于0．1mm的顆粒一般占土樣質(zhì)量的50％以上。其中淤泥為在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)的作用而形成，其天然含水率大于液限、天然的孔隙比e>1．5的黏性土，而天然的孔隙比1．09S1．5的黏性土或粉土認(rèn)為是淤泥質(zhì)土，其c。值低于20kPa，a1．2高于0．5MPa～。高定義㈣探討了超軟土的成因，通過統(tǒng)計(jì)我國(guó)沿海地區(qū)超軟土土性指標(biāo)，推薦重度大于等于l6kN／m3，含水率小于等于70％，孔隙比小于2．0，液性指數(shù)小于等于1．4，液限小于等于1．4，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于等于5kPa為軟基，而重度小于16kN／m3，含水率大。y-70％，孔隙比大’y-2．0，液性指數(shù)大于1．4，液限大于1．4，無側(cè)限抗壓萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文強(qiáng)度小于5kPa為超軟基。廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文強(qiáng)度小于5kPa為超軟基。AliFakherE。]認(rèn)為超軟土可以定義為不敏感黏性土，其含水率高于液體的極限，并且與其屈服應(yīng)力有關(guān)，而超軟土的屈服應(yīng)力定義為剪切應(yīng)力為零的應(yīng)變率。MyintWinBotS3提到超軟土是～種高含水率、低剪切強(qiáng)度的高塑性黏土，超軟土的細(xì)粒含量在70～93％之間，其堆積密度也非常低，在1．2—1．6mg／m3。葉國(guó)良等i6]認(rèn)為含水率大于70％，重度小于16kN／m3，限抗壓強(qiáng)度小于5kPa，液性指數(shù)大于1．4的流泥或淤泥可定義為超軟土。?港口工程地基標(biāo)準(zhǔn)?(JTJ250．98)吲規(guī)定：淤泥性土是為在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形式，其天然含水率09>09小天然的孔隙比e>1．0的黏性土，其淤泥質(zhì)土具體指標(biāo)為孔隙比1．0<e<1．5，含水率36％<∞<55％；淤泥的具體指標(biāo)為孔隙比1．59<2．4，含水率55％509<85％。就目前而言，國(guó)內(nèi)對(duì)軟土與超軟土的區(qū)分并沒達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，超軟土的定義也沒有明確提出。超軟土的形成主要有兩種，一是吹填造陸過程中，由于吹填區(qū)域較大，并且一次性吹填，顆粒中很細(xì)的黏粒富集于吹填出水口區(qū)域，從而形成超軟土；二是第四紀(jì)全新世(Q。)文化期以來，沉積下來的濱海相和沼澤相還沒有完全固結(jié)的淤泥性土。1．2．2軟土特性軟土【2’8，，】天然含水率很高，一般超過30％，山區(qū)軟土含水率可高達(dá)70％，甚至到達(dá)200％，其飽和度一般大于90％，多呈半流塑或者軟塑狀態(tài)，液性指數(shù)多大于1。0，并且孔隙比大，壓縮性高，其壓縮系數(shù)a1-2一般為O．5～2．0MPa～，甚至可達(dá)4．5MPa一。軟土的透水性很低，滲透系數(shù)一般在10。9～10-7cm／s的范圍，但有的甚至低至10-10cm／s；因此，軟土固結(jié)時(shí)間相當(dāng)漫長(zhǎng)。當(dāng)軟土地基中含有比擬多的有機(jī)質(zhì)時(shí)，土中可能產(chǎn)生氣泡致使?jié)B流通道堵塞而引起滲透性降低。軟土地基不僅變形大，而且抗剪強(qiáng)度很低，并且其抗剪強(qiáng)度與排水固結(jié)程度有著密切的關(guān)系；軟土在不排水剪切時(shí)，內(nèi)摩擦角趨于零，其抗剪強(qiáng)度主要取決于內(nèi)聚力，然而內(nèi)聚力的值通常小于20kPa；軟土經(jīng)過排水固結(jié)后，抗剪強(qiáng)度可有所提高，但由于極低的透水性原因，由應(yīng)力改變而引起的孔隙水滲出的過程很緩慢，固其抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)非常緩慢；軟土是一種結(jié)構(gòu)性的沉積物，含有絮凝的結(jié)構(gòu)，所以軟士具有一定的觸變性，當(dāng)軟土結(jié)構(gòu)沒受破壞時(shí)，結(jié)構(gòu)還有一定強(qiáng)度，萬方數(shù)據(jù)第一章緒論假設(shè)第一章緒論假設(shè)經(jīng)過擾動(dòng)，土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就會(huì)被破壞，親水性的礦物含量越多，軟土結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，軟土的結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，其觸變性也會(huì)越明顯；軟土具有流變性，其主要表現(xiàn)為應(yīng)力松弛、流動(dòng)、蠕變和長(zhǎng)期強(qiáng)度等特性。其應(yīng)力松弛指的是在恒定變形的條件下應(yīng)力隨時(shí)間減少的性質(zhì)；流動(dòng)指的是土體變形速率隨應(yīng)力變化的性質(zhì)；蠕變指的是在恒定力(荷載)的條件下變形隨時(shí)間開展的性質(zhì)；長(zhǎng)期強(qiáng)度指的是土體在長(zhǎng)期恒荷載作用條件下土的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的性質(zhì)。1．3國(guó)內(nèi)外超軟土層處理研究現(xiàn)狀1．3．1靜動(dòng)力排水固結(jié)法處理超軟土靜動(dòng)力排水固結(jié)法最早由李彰明教授提出的一種軟土地基處理新技術(shù)，隨后并應(yīng)用于深圳興華西路段的軟基(平均含水率為75．7％)處理當(dāng)中，李教授【lo】對(duì)其參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為具體的論述，緊用三個(gè)月時(shí)間可達(dá)四十多厘米的沉降，處理效果明顯，且造價(jià)低，工期短。李彰日月【¨)等選擇了深圳寶安中心區(qū)的試驗(yàn)區(qū)段(羅田路)對(duì)淤泥軟基進(jìn)行超軟基(含水率為w=75％，孔隙比e=2．09)處理，設(shè)置水平和豎向排水體后分別先填1．5～1．8m厚度的土進(jìn)行兩遍點(diǎn)夯，再填O．4～1．2m厚度的土進(jìn)行不同能量的點(diǎn)夯，對(duì)軟基處理進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)分析了孔壓在不同夯擊能作用下的增長(zhǎng)及消散規(guī)律，如不同夯擊能作用下，孔壓的消散情況；由于插設(shè)豎向排水體和一定外力作用下，孔隙水在不同深度中較為容易排水，最終使得在不同深度的孔隙水壓力趨于一致；夯擊時(shí)，土體中孔壓增長(zhǎng)量與每次地表夯坑的夯沉量有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及夯后兩天左右時(shí)排水量明顯增多的現(xiàn)象與土體中弱結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水有一定的關(guān)系等。通過對(duì)處理場(chǎng)地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而對(duì)控制參數(shù)的設(shè)計(jì)及時(shí)調(diào)整，信息化指導(dǎo)施工，固結(jié)沉降效果理想。邱成君m]在李彰明教授指導(dǎo)下，對(duì)廣州某石化倉儲(chǔ)區(qū)軟基(含水率為45．8％～104％，平均值為75．0％；孔隙比為1．517～2．992，平均值為2．09)處理工程施工采用靜動(dòng)力排水法進(jìn)行軟土地基處理，排水板以正方形布置，插設(shè)間距1．2～1．4m，砂墊層1．Om并布設(shè)盲溝與集水井，然后填0．8～1．Om厚覆蓋土層，工后原位測(cè)試結(jié)果均比工前原位測(cè)試結(jié)果平均增長(zhǎng)4．5～6．0倍，證明該工法處理類似超軟土地基具有加固效果好的優(yōu)點(diǎn)。萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文黃金林∽】等人對(duì)廣州南沙某小島淤泥(平均含水率為75．O％，平均孔隙比為2．087)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文黃金林∽】等人對(duì)廣州南沙某小島淤泥(平均含水率為75．O％，平均孔隙比為2．087)進(jìn)行處理，用強(qiáng)夯法的夯擊機(jī)具與靜力排水固結(jié)法中排水體系對(duì)軟粘土地基進(jìn)行能量與排水體系相適應(yīng)的處理，確定軟基處理參數(shù)，夯擊工藝參數(shù)，通過靜、動(dòng)力觸探試驗(yàn)得到地基承載力特征值分別大于180kPa和120kPa，且均超過原設(shè)計(jì)的要求。余旭東【14]結(jié)合南沙某石化倉儲(chǔ)區(qū)靜動(dòng)力排水固結(jié)法軟基(含水率均值75．O％，孔隙比均質(zhì)為2。09)加固工程，利用量綱分析方法，考慮砂墊層比貫入阻力P．，，，砂墊層厚度辦，，等效滲透系數(shù)k，軟黏土層比貫入阻力P。2，軟黏土層厚度幻，孔隙水壓力“，單位夯擊能E等物理量，研究沖擊荷載作用下飽和軟黏土孔壓增長(zhǎng)模型。張?jiān)耓15]采用該法對(duì)超軟基進(jìn)行處理，其孔隙比為1．75～2．95，均值e=2．05。通過對(duì)場(chǎng)地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測(cè)試，得出沖擊荷載作用下，同一位置的淺層土體內(nèi)孔隙水壓力比深部土體增幅要大，土體內(nèi)土壓增量隨著深度增加而逐漸減??；而在同一深度的不同位置處土體孔隙水壓力的長(zhǎng)消較為一致，隨著夯擊遍數(shù)的增加孔壓增幅逐漸減小，孔壓消散速率隨時(shí)間增加急劇減??；并根據(jù)太沙基單向固結(jié)理論的根本假設(shè)，利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的孔隙水壓力、土壓力和沉降數(shù)據(jù)，提出了擬合孔壓、土壓和沉降的計(jì)算公式。林軍華【16】在李彰明教授以廣州南沙泰山石化倉儲(chǔ)區(qū)的淤泥質(zhì)(含水率均值等于75．O％，孔隙比均值等于2．09)地基處理工程為背景，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，探討靜動(dòng)力排水固結(jié)法處理淤泥質(zhì)地基以及大面積深厚淤泥軟基處理效果，并利用載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)等原位測(cè)試手段對(duì)加固效果進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，在軟基處理過程對(duì)孔隙水壓力、土壓力、分層沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合靜動(dòng)力排水固結(jié)法的根本原理，探討了相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)，得出“少擊多遍，逐層加固〞的施工工藝并輔以合理的豎向和水平排水體系可以獲得滿意的效果，淤泥層的平均端阻力和剪切強(qiáng)度分別提高了3．4和3．5倍，處理區(qū)工后承載力特征值分別達(dá)到120和180kPa，超過預(yù)期設(shè)計(jì)指標(biāo)。李彰明，萬靈[171的創(chuàng)造專利用于軟土地基處理的沖擊載荷與軟土覆蓋土層厚度控制方法，該創(chuàng)造提供一種用于軟土地基處理的沖擊載荷與軟土覆蓋土層厚度控制方法，根據(jù)沖擊載荷的最大值及其對(duì)應(yīng)的軟土承載力特征值反計(jì)算軟土覆蓋土層的最終控制厚度。錢曉敏r18】在李彰明指導(dǎo)下，利用南沙泰山石化倉儲(chǔ)區(qū)1期軟基處理工程的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)一步探討軟土之上覆蓋土層(包括原覆蓋土層及人工填土層)與萬方數(shù)據(jù)第一章緒論靜動(dòng)力排水固結(jié)法中靜力、排水體系和動(dòng)力荷載的相互適應(yīng)關(guān)系，建立了沖擊荷載第一章緒論靜動(dòng)力排水固結(jié)法中靜力、排水體系和動(dòng)力荷載的相互適應(yīng)關(guān)系，建立了沖擊荷載下淤泥地基上覆土層合理厚度力詹的定量模型，并對(duì)模型參數(shù)中的沖擊荷載允許應(yīng)力比R、地基承載力特征值尼k、地基壓力擴(kuò)散角0進(jìn)行分析討論。劉俊雄m，在李彰明指導(dǎo)下，結(jié)合廣州南沙現(xiàn)場(chǎng)的物理力學(xué)參數(shù)(含水率平均值為74．2％；孔隙比平均值為2．05)，基于能量守恒和動(dòng)量守恒原理，將夯錘接觸土體后運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，把夯擊能等效為附加應(yīng)力，建立了一條能夠較準(zhǔn)確地計(jì)算有效加固深度的公式，并通過原位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來證明該公式的可行性，為此類工程有效加固深度值提供一定的借鑒和指導(dǎo)意義。丘建金[20】在處理深圳某濱海超軟基工程中，其超軟土孔隙比為2．08，含水率為75％，對(duì)該處理方法的靜力荷載、排水系統(tǒng)、沖擊荷載的設(shè)計(jì)等進(jìn)行了較為詳細(xì)地說明，并初步探討該處理方法的加固機(jī)理。李彰明、曾文秀[2H等人利用SPAX．2000(改進(jìn)型)靜動(dòng)真三軸試驗(yàn)系統(tǒng)和多向高能高速電磁力沖擊智能控制試驗(yàn)系統(tǒng)【22】分別對(duì)試樣(淤泥土樣取自廣州南沙某地基處理工地，平均含水率為63．6％，孔隙比1．87，重度17．6kN／m3)施加典型的荷載水平及速率條件，并利用核磁共振的測(cè)試技術(shù)來探索了在典型的荷載水平及速率下，超軟土中的結(jié)合水可以轉(zhuǎn)化成自由水的規(guī)律以及條件，得出以下結(jié)論：1)以真三軸進(jìn)行荷載速率1．6MPa／s與水平100kPa及以下的試驗(yàn)(對(duì)應(yīng)于通常工程的荷載)，淤泥類的超軟土體中非自由水不可以轉(zhuǎn)化成自由水。2)高速(對(duì)應(yīng)于該處理方法)的沖擊荷載(荷載水平每擊為3787kPa，速率631MPa／s)下，非自由水能轉(zhuǎn)化成自由水；并且擊數(shù)及夯擊遍數(shù)越多(總夯擊能量越大)，自由水就越容易析出。3)非自由水轉(zhuǎn)化成自由水可忽略約束樣品側(cè)限剛度的影響。1．3．2真空預(yù)壓及真空．堆載聯(lián)合預(yù)壓法處理超軟土層在最早1952年，W．Kjellmantz，】提出了真空預(yù)壓排水加固軟弱土地基的根本原理，在美國(guó)由麻省理工學(xué)院所召開的加固土?xí)h上首次發(fā)表了“利用大氣壓力加固黏土〞的文章。J．Chu：z4]認(rèn)為真空預(yù)壓控制的影響主要由孔隙水壓力的變化，有必要分析孔隙水壓力變化和評(píng)估使用孔隙水壓力固結(jié)度。YangShenEzsj改進(jìn)傳統(tǒng)真空預(yù)壓法，利用電滲法與真空聯(lián)合上覆水預(yù)壓法在溫州某區(qū)進(jìn)行超軟土(含水率超過100％)地基處理，帶濾紋的PVC管代替硬塑料管，與排水板纏繞，在進(jìn)行了69天的處理后，表萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文層沉降可達(dá)39．7cm，比傳統(tǒng)真空預(yù)壓法節(jié)省工期。廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文層沉降可達(dá)39．7cm，比傳統(tǒng)真空預(yù)壓法節(jié)省工期。唐彤芝【26j在珠海高欄港區(qū)采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固不同覆蓋土(含塊石較多的填土)高度(平均高度分別為2．6m，4．3m，6．7m)的超軟土(孔隙比為1．794，含水率為62．6)地基，排水板打設(shè)深度為25m左右，以正方形方式，1．OmxI．Om間距布置，表層鋪設(shè)50cm厚的砂墊層，抽真空滿載120d，堆載80kPa，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)覆蓋土層較厚有“項(xiàng)托〞作用且不利于下部土體壓縮，覆蓋土層越厚，孔壓響應(yīng)較滯后，堆載引起的超靜孔隙水壓值較小，孔壓增長(zhǎng)與消散受真空負(fù)壓和填土堆載的共同作用。曹永華【27】對(duì)傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法加以改進(jìn)，先在超軟土說明鋪設(shè)編織布和無紡布，并在無紡布上打設(shè)塑料排水板，再設(shè)濾管抽氣，最后鋪設(shè)三維土工排水網(wǎng)代替砂墊層作排水墊層等主要工藝流程，他采用該工法對(duì)天津某新吹填區(qū)(2．5m以上軟土含水率均值在75．3％～103．8％)進(jìn)行處理，以膜下真空度為80kPa以上進(jìn)行了為期82d左右的有效加載，最終沉降量達(dá)946mm，對(duì)于淺層超軟土加固效果顯著。但此工法中三維土工排水網(wǎng)只具備一定的剛度和強(qiáng)度，因此對(duì)于高填土方排水網(wǎng)排水會(huì)減弱甚至起不到應(yīng)有作用。顧勇m】對(duì)有無砂墊層真空預(yù)壓和無砂墊層真空預(yù)壓再鋪設(shè)砂墊層進(jìn)行抗剪強(qiáng)度理論探究，并應(yīng)用于某工程吹填疏浚淤泥(含水率70．4％～101．3％)地基處理，通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)沉降、室內(nèi)物理試驗(yàn)得出有砂墊層真空預(yù)壓效果最好，在處理軟基過程中砂墊層難以替代的結(jié)論。陳偉【29】對(duì)傳統(tǒng)真空預(yù)壓法的排水系統(tǒng)更換為整體式排水系統(tǒng)，試圖改進(jìn)排水管路被壓扁而導(dǎo)致真空度傳遞的損失。試驗(yàn)區(qū)位于珠海高欄港的一期軟基處理工程，土樣含水率為153．3％，孔隙比為3．131，試驗(yàn)采用整體式豎向排水板(間距0．8m的正方形布置)、橫向排水板(寬板)作為排水管路，在進(jìn)行有效抽真空51d后地表沉降最大可達(dá)1078mm，處理過程中膜下真空度衰減率較低，加固效果得到保證。隨然該法處理淺表超軟土效果較佳，但遇到高填方土體，整體式排水系統(tǒng)不易布置。梁愛華【30】在某港產(chǎn)業(yè)區(qū)兩處試驗(yàn)地采用濾管踩入式的真空排水法來加固超軟土(含水率平均為86．9％，孔隙比平均為2．3)地基，排水板先綁扎在濾管上，分別以較小O．4m和O．6m的間距，正方形方式布置，隨排水板插入2．5m深，同時(shí)濾管踩入淤泥里30～50cm，保持以85kPa以上真空度抽氣，其余兩處采用常規(guī)真空預(yù)壓法處理，結(jié)果比照發(fā)現(xiàn)相同排水間距下，兩種處理方法加固效果根本相同，但濾管式萬方數(shù)據(jù)第一章緒論真空預(yù)壓比常規(guī)真空預(yù)壓更為經(jīng)濟(jì)。此法對(duì)淺層超軟土地基處理較有良好前景，但第一章緒論真空預(yù)壓比常規(guī)真空預(yù)壓更為經(jīng)濟(jì)。此法對(duì)淺層超軟土地基處理較有良好前景，但對(duì)于深埋超軟土地基處理過程中，濾管隨排水板插入而踩入時(shí)，需考慮覆蓋土層對(duì)濾管損壞的因數(shù)。1．3．3排水體系B．Indraratna[3·]對(duì)土樣(直徑45cm，高度95cm，中心設(shè)直徑為5cm的砂井)進(jìn)行大尺寸三軸固結(jié)試驗(yàn)，在砂井周圍通過取樣測(cè)定土體滲透系數(shù)的變化探討涂抹區(qū)性質(zhì)與大小。試驗(yàn)后得出結(jié)論，砂井附近土體水平方向滲透系數(shù)減小幅度大，而豎向滲透系數(shù)沒多大變化，而涂抹區(qū)直徑可預(yù)估為制作砂井的套管直徑的4～5倍。排水板處理軟弱土地基時(shí)計(jì)算平均固結(jié)度的方法Atkinsonetal[321進(jìn)行了總結(jié)了，排水板影響區(qū)域等效直徑的計(jì)算，排水板性狀影響滲流的計(jì)算以及等效井徑的計(jì)算；并分析濾水膜與涂抹層相互間的作用，提出施工時(shí)減小排水板對(duì)土擾動(dòng)的措施；討論井阻對(duì)土體固結(jié)的影響；探討相關(guān)的固結(jié)參數(shù)對(duì)土體固結(jié)的影響，提出改進(jìn)勘察和試驗(yàn)的意見。R．Kerry[33]大量地對(duì)軟土路基進(jìn)行敏感性分析，證明了土工合成材料加筋土與塑料排水板共同作用下可有效減少地基沉降的差異及側(cè)向變形。王宏偉【34】對(duì)兩種排水板濾膜(095<0．075mm和095為O．085mm)進(jìn)行濾膜淤堵試驗(yàn)，排水固結(jié)時(shí)，排水板濾膜隨著淤堵的加劇，滲透系數(shù)k明顯有下降趨勢(shì)；淤堵后的排水板濾膜的滲透系數(shù)k隨著土體粘粒含量的增多呈下降趨勢(shì)；證明在高粘粒含量、高含水率的超軟粘性土情況下，孔徑較小時(shí)，淤堵明顯，即使濾膜應(yīng)淤堵而降低滲透系數(shù)k也比淤泥滲透系數(shù)大，所以不會(huì)影響土體固結(jié)；陳曉黎【35】等人簡(jiǎn)化真空預(yù)壓法加固模型，只考慮塑料排水板中橫向負(fù)壓作用來針對(duì)研究塑料排水板在打設(shè)密度相同，布置方式不同的情況下對(duì)軟土固結(jié)度的影響。結(jié)果說明，打設(shè)密度(排水板間距)越密，土體的固結(jié)速度越快，而且對(duì)于早期固結(jié)的效果而言，正六邊形的布置與正方形的布置好于梅花形(三角形)的布置，但后期固結(jié)梅花形布置方式效果明顯好于正六邊形與正方形布置，并且其固結(jié)效果穩(wěn)定持續(xù)最正確。雖然排水板密度越大，固結(jié)效果就越顯著，但密度過密會(huì)帶來工期增多，消耗增多，同時(shí)也會(huì)增多排水板回帶現(xiàn)象，以及不經(jīng)濟(jì)的缺點(diǎn)。張巧芬[36]對(duì)排水墊層材料的排水效果做了大量的比照研究，試驗(yàn)材料包括中砂、細(xì)砂、細(xì)砂一1條排水板、工地的特細(xì)砂、工地石屑、工地的特細(xì)砂+1條排水板、工地特細(xì)砂一2條排水板、石屬一一特細(xì)砂混合(1：1、4：1和7：3)、石屑t特細(xì)砂混合(7：3)萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文+1條排水板，試驗(yàn)結(jié)果廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文+1條排水板，試驗(yàn)結(jié)果說明中砂、細(xì)砂+1條排水板、石屑和特細(xì)砂混合(4：1)的排水效果較好。1．3．4室內(nèi)模型試驗(yàn)王安明[37]等人把5cm干硬性黃黏土，5cm厚含淤泥粉細(xì)砂，15cm淤泥，3cm砂墊層，6cm預(yù)壓土依序填入模型箱(68cm×96cm×40cm)內(nèi)，靜止一段時(shí)間后，對(duì)模型箱內(nèi)淤泥進(jìn)行沖擊荷載試驗(yàn)(夯錘由最大高度為60cm處自由下落夯擊淤泥土)，驗(yàn)證沖擊荷載下，孔壓增長(zhǎng)的一般規(guī)律：夯擊達(dá)一定擊數(shù)后，淺部孔壓增長(zhǎng)趨于平緩，但深部孔壓增長(zhǎng)到峰值時(shí)刻并不與該遍夯擊結(jié)束時(shí)刻同步，表現(xiàn)為夯擊完畢后孔壓增長(zhǎng)的滯后性。夯擊過程中，同一深度不同水平距離處，孔壓增長(zhǎng)的情況不一樣，靠近夯點(diǎn)的孔壓增長(zhǎng)越快，增量也越大，夯擊完成后，不同位置的孔隙水壓力消散規(guī)律根本相同。Hanna[38】等對(duì)軟黏土進(jìn)行室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)，分析在靜態(tài)及循環(huán)三軸下排水與不排水條件下軟黏土的物理參數(shù)與力學(xué)參數(shù)響應(yīng)對(duì)靈敏軟黏土抗剪強(qiáng)度的影響。得出先期固結(jié)壓力是靈敏軟黏土剪切強(qiáng)度建立的重要參數(shù)。MW．BOt'3采用隱式有限差分模型應(yīng)用大應(yīng)變理論提出和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室超軟土壓縮測(cè)量的結(jié)果。提出和驗(yàn)證了超軟土的大應(yīng)變壓縮時(shí)間因素曲線。羅智斌m】等人通過室內(nèi)試驗(yàn)研究能量在淤泥土體內(nèi)的傳遞規(guī)律，沉降板分層設(shè)置，利用沖擊荷載作用下瞬間土壓增長(zhǎng)量與當(dāng)遍夯擊引起的沉降量(土層間的壓縮量)的乘積來描述淤泥土體內(nèi)部的能量傳遞規(guī)律，得出隨著夯擊遍數(shù)的增多，能量逐漸往下傳遞，主要壓縮區(qū)也逐漸向下移動(dòng)。但沉降量對(duì)于瞬間土壓增長(zhǎng)量存在滯后的關(guān)系，所得結(jié)論初步說明淤泥土能量可隨合理的夯擊遍數(shù)往下傳遞，加固土體。劉俊雄】利用李彰明教授自主研發(fā)沖擊智能控制試驗(yàn)設(shè)備㈨22，以高能量夯擊土體，更好的模擬工程中土體受沖擊而激發(fā)的力學(xué)響應(yīng)。通過設(shè)置直徑360mm、高為440mm的塑料圓桶模型箱(南沙泰山石化倉儲(chǔ)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按相似比1：30，至上而下依次填入2cm素土，3cm中粗砂，39cm淤泥，孔隙比1．92，淤泥含水率為69％)，在模型箱中的土體中心進(jìn)行夯擊，同時(shí)考慮一維軸對(duì)稱問題。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)夯擊瞬間(6ms)土體上部孔壓增長(zhǎng)和下降時(shí)間都非常短；初始兩遍夯擊完成后，土體中部孑L壓變化曲線呈雙峰型；每遍夯擊瞬時(shí)土體中部土壓均顯現(xiàn)為急劇增長(zhǎng)與快速減小，增量隨夯擊遍數(shù)增加而趨于減小，但每遍夯后數(shù)天，土壓值均大于萬方數(shù)據(jù)第一章緒論夯前值，且孔壓最終消散值均小于孔壓初始值。劉俊雄r42，進(jìn)一步的利用更大的室內(nèi)第一章緒論夯前值，且孔壓最終消散值均小于孔壓初始值。劉俊雄r42，進(jìn)一步的利用更大的室內(nèi)模型箱(總高度為66。5cm，淤泥層60。0cm，含水率為70．48％，孔隙比為1．96)進(jìn)行沖擊荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明：夯擊作用下，土壓隨深度增加而增長(zhǎng)至峰值的時(shí)間逐漸增大，有明顯的滯后性通過曲線擬合得到戶一0．7396h2+10．392h+20．701；夯擊瞬間，同一深度的孔壓增量隨著與夯錘中心線的距離越大而逐漸降低；夯擊瞬間，地表最大振動(dòng)速度隨著與夯錘中心線的距離越大而逐漸衰減。曾文秀【43】利用李彰明，錢曉敏等學(xué)者對(duì)最大容許應(yīng)力比Rs邸](軟土層頂面承受的最大壓力與其承載力特征值的比值)相關(guān)分析研究的根底上，要得到最正確沖擊能w，就需要求出P值，因?yàn)镻值與沖擊能w的大小直接相關(guān)，所以只要確定公式中R(最大容許應(yīng)力)、4(夯錘底面積)、以(沖擊荷載傳至軟土層項(xiàng)面應(yīng)力作用面積)、O-(靜覆蓋土層的自重應(yīng)力)和厶(地基承載力特征值)，最終可以得cz到最正確沖擊能的計(jì)算公式形：三：11二竺：!!二：塾：竺!!!(墜二絲)：。rEl吳坤標(biāo)【47】對(duì)吹填超軟土(含水率為85％，容重為14．79kN／m3)進(jìn)行真空預(yù)壓室內(nèi)模型(模型箱長(zhǎng)為1．2m，寬為1．2m，高為1．5m)試驗(yàn)研究，探討二次插板對(duì)膜下真空度的影響，排水板插板間距為30cm，淤泥厚度為1．1m，淤泥外表鋪30cm砂墊層，試驗(yàn)結(jié)果說明一次插板時(shí)，真空度隨深度增加衰減越快，沉降初始階段較快，50小時(shí)內(nèi)達(dá)8cm沉降值，完成了總沉降40％，而二次插板后，膜下真空度上升快，且隨后一直穩(wěn)定，土體最終沉降值近3cm，可知在前期真空預(yù)壓過程中，已完成大局部沉降，二次插板能使土體沉降進(jìn)一步加大，說明其有效提高超軟土加固效果。雖然室內(nèi)條件可滿足二次插板，但工程實(shí)際中高填土下的超軟土難以實(shí)現(xiàn)二次插板。張大軍m】等人結(jié)合廣州某化工品倉儲(chǔ)區(qū)軟基(淤泥軟土層平均厚度超過12．0m；含水率平均值為75．5％；孔隙比平均值為2．11)處理工程，分析排水體系中的排水板間距、插板深度等主要影響加固效果的因素，驗(yàn)證了1)同種塑料排水板布置方式不一樣和同一排水板間距不同插板深度，都對(duì)淤泥處理的固結(jié)效果不一樣；2)底部透水層不存在的條件下，排水板插設(shè)深度越大，加固效果越好；沖擊荷載作用后，存在持續(xù)一定時(shí)間的剩余作用力，在排水體系和剩余力共同作用下孔隙水壓力逐漸消散，沉降量和土壓力也持續(xù)增長(zhǎng)。為了進(jìn)一步探究排水體系與沉降量之間的關(guān)系，張大軍[49]利用模型箱(總高度為66．5cm，淤泥層60cm，含水率為70．48％，孔隙比為1．96)，設(shè)計(jì)不同排水間距(7cm，4cm，5cm)來探究在靜動(dòng)力排水固結(jié)法下排萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文水體系與沉降量之間的關(guān)系。試驗(yàn)得出以下結(jié)論：沖擊荷載作用下，沉降量隨孔壓廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文水體系與沉降量之間的關(guān)系。試驗(yàn)得出以下結(jié)論：沖擊荷載作用下，沉降量隨孔壓變化幅度越大而越大，呈正相關(guān)，并根據(jù)排水板的間距與沉降之間的關(guān)系擬合出s=O．177L2—3．355L+20．83；通過孔隙水壓力在沖擊結(jié)束后依然增長(zhǎng)的現(xiàn)象，說明對(duì)堆載預(yù)壓后的淤泥進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生明顯的后續(xù)剩余應(yīng)力。1．3．5數(shù)值模擬郭青[50】根據(jù)南沙石化庫區(qū)軟基處理實(shí)測(cè)資料，模擬靜動(dòng)力排水固結(jié)法加固地基，建立二維有限元計(jì)算模型，用土體變形特征采用摩爾．庫倫本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)和分析處理過程中軟基豎向位移的變化規(guī)律，指出模擬計(jì)算值與實(shí)測(cè)資料相近，數(shù)值分析對(duì)工程實(shí)踐有一定指導(dǎo)意義。余成華【51】等應(yīng)用改進(jìn)的劍橋模型，使用FLAC三維有限差分軟件對(duì)珠江三角洲某段高速公路的地層數(shù)據(jù)進(jìn)行袋裝砂井排水固結(jié)軟基處理的流固耦合模擬，指出軟土地基表層沉降和分層沉降的模擬數(shù)據(jù)能與實(shí)操數(shù)據(jù)較好吻合，能為實(shí)際工程提供指導(dǎo)。Kolaytsz】等利用matlab中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法工具嘗試通過對(duì)軟土壓縮指數(shù)預(yù)測(cè)的方式進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，得出與Levenberg．Marquardt算法相符合的結(jié)果，預(yù)測(cè)結(jié)果較好。應(yīng)群勇【s，】等應(yīng)用修正劍橋模型，使用有限元軟件模擬軟黏土在路堤堆載作用下，不同填土厚度時(shí)其內(nèi)部的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及坡腳位置土體水平位移的變化規(guī)律，分析了其填土厚度及破壞性狀，并將數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，研究指出最大填土厚度可以以坡腳位置土體水平位移的變化規(guī)律和計(jì)算模型的收斂性進(jìn)行預(yù)測(cè)。張甲峰【54】等應(yīng)用軟土蠕變模型對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)軟土地基進(jìn)行研究，使用Plaxis2D有限元軟件模擬打設(shè)塑料排水板和超載預(yù)壓的工序?qū)嵤┣闆r，探究這兩項(xiàng)工序進(jìn)行軟基處理的特性，并將模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，指出運(yùn)用Plaxis2D軟件的軟土蠕變模型計(jì)算出的沉降值與實(shí)測(cè)值比擬1．4本文研究目的與思路1．4．1研究目的及思路鑒于國(guó)內(nèi)外對(duì)深埋超軟土地基處理的研究較少，局部學(xué)者基于靜動(dòng)力排水固結(jié)萬方數(shù)據(jù)第一章緒論法對(duì)超軟土地基處理的研究?jī)?nèi)容主要圍繞超軟土力學(xué)響應(yīng)規(guī)律、超軟土的加固機(jī)理第一章緒論法對(duì)超軟土地基處理的研究?jī)?nèi)容主要圍繞超軟土力學(xué)響應(yīng)規(guī)律、超軟土的加固機(jī)理以及工法上設(shè)計(jì)參數(shù)等問題來開展研究；而關(guān)于真空．聯(lián)合堆載預(yù)壓法而言，大局部