软土地基与上卧结构的粘弹塑性分析及其工程应用

【摘要】：我国沿海地区广泛分布着高压缩性、高含水量、低强度的饱和软土地层，由于这类地层所具有的特有不良地质属性，使在这类地基上修建大型结构工程面临诸多难题，其较典型的有饱和软基的加固处理、地基长期变形的预测与控制、工程建设场区内地下水位的控制、主体结构及其附属或配套设施的维护等等。导致以上众多问题的根本原因，是由于饱和软土地基本身所具有的显著弹塑性和流变性而引起的。因此，对软基及其上结构物性能时效变化的研究显得十分重要。论文通过研究围海促淤场区地基长期变形的时效特性和软基上结构物的工后内力(弯矩)变化，以期为饱和软土地基上大型工程(为浦东国际机场二期跑道、深圳西部通道滨海区联通道等)的建设和施工提供必要的理论支持与技术保障。 论文以弹性BIOT固结理论为基础，进行了必要的拓展，建立了考虑软基流变特性和地下水渗流场多场耦合作用的基本模型，紧密围绕饱和软基在大面积堆载预压并辅助排水条件下的工程实践，运用数值模拟方法，以浦东国际机场二期跑道为工程依托，通过自主编制的饱和软基粘弹塑性三维有限元分析程序，较深入系统地研究了地基在堆载预压期间不同计算模型条件下地基的变形过程，以及工程运营后的工后长期沉降／差异沉降随时间的增长变化，并结合地基长期变形规律，探索性地模拟分析了软基上跑道基层结构物长期工后附加弯矩值的变化。 在饱和软土地基变形分析中，分别模拟了不同地质条件下地基沉降变化规律、地层内孔压分布规律，得到了沉降和孔压值相应的历时变化曲线，反映了场区所经不同地层地基变形的时空特性。更且，还比分析了BIOT固结、考虑流变的BlOT固结以及考虑地下水渗流场作用的流变—固结过程作用下的软基沉降；孔压随时间、空间的分布变化；明确了在以上不同过程作用下地基沉降