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《吉林大学》 2011年 博士论文
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分级真空预压法加固高粘性吹填土的模拟试验与三维颗粒流数值分析

宋晶  
【摘要】:吹填土围海造陆或吹淤造陆的工程建设,能够抵御沿海潮汐危害,缓解土地资源紧张。航道、港池疏浚出来的淤泥可以作为港口后方陆域建设中的吹填工程用料,该作法既清理了海港、码头,疏浚了航道,保护了环境,又降低了运输物源砂料的工程造价,同时提高了地基处理效率,满足了工期需要。世界各国都在持续不断地进行围海造陆或吹淤造陆建设,但航道、港池疏浚出来的淤泥中,粘粒含量非常高,具有特殊的工程地质性质,制约了土体固结过程,影响了工程效率。 本论文结合国家自然科学基金项目“海积软土地基加固过程中有机质的作用和影响”(No.40372122)和国家自然科学基金国际合作项目“不同气候带几种表生特殊土的形成环境及演化趋势”(No.40911120044)资助,针对高粘性吹填土的特殊性质,提出真空预压改良法——分级真空预压法,进行室内固结试验研究,同时结合三维颗粒流的离散单元法,模拟高粘性吹填土的真空预压固结过程,改善传统真空预压法工期长、效率低、细颗粒容易进入排水体内部或聚集排水体附近淤堵的问题。 本文首先对比研究不同地区、不同类型的吹填土基本性质,总结高粘性吹填土的普遍特征,指出高粘性高有机质含量吹填土的特点;然后,在中交水运规划设计院有限公司的帮助下,采用直排式真空预压法加固高粘性吹填土;为了进一步提高高粘性吹填土加固效率,提出“分级真空预压”构想,通过室内试验,验证改良法对高粘性吹填土的固结作用;同时,测试分析直排式真空预压和分级真空预压两种固结方式下固结的吹填土微观结构,用定性、定量分析方法反映高粘性吹填土的固结规律;最后,建立三维颗粒流数值模型,模拟2个排水体联合作用下,高粘性吹填土的真空预压固结过程,阐述分级真空预压法加固高粘性吹填土的固结机理。 本研究中,高粘性吹填土的模拟试验主要采用了物理、化学等测试手段以及微观测试手段,对比分析固结过程中高粘性吹填土的物质迁移规律、土体强度特征和土体结构特征。并通过高粘性吹填土的数值模拟过程,建立三维颗粒流模型,以物理模拟试验为基础,提出加速高粘性吹填土固结的新方法——分级真空预压法的可行性,完善了分级真空预压法加固高粘性吹填土理论,为工程实践提供了理论基础,并给予相关的工程建议。


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