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《浙江大学》 2004年
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真空联合堆载预压加固软基机理及工艺研究

朱建才  
【摘要】: 近几年来我国高等级公路发展迅速,从已建软土地基高等级公路运行情况看,工后沉降特别大,造成“桥头跳车”是目前存在的主要问题。真空联合堆载预压法是一种较好的桥头软基处理方法。在我国的高等级公路建设中,已有许多将真空联合堆载预压技术应用于高等级公路软基处理的工程实例,但对真空预压机理的研究方面尚存在严重不足。为弄清机理,提高设计和施工水平,有必要作进一步深入的研究。 首先,对路桥至泽国一级公路浃里陈大桥桥头软基进行现场试验研究,对试验段的各项监测与试验成果进行了分析。分析结果表明:当膜下真空度较高时,真空能量的增加不会明显增大真空度的影响范围;在抽真空的初期,一般在地基相同的深度处:塑排真空度>砂井真空度>淤泥真空度。加固区内地基中的孔隙水压力的最大消散值可分为两个组成部分:一为真空度的直接传递导致的孔压下降值;二为抽真空引起水位线下降进而引起的孔压消散值。淤泥地基中孔隙水压力消散主要是由于地下水位线的下降引起的;而砂井或塑排中的孔压消散大部分由真空度直接引起。孔隙水压力的消散程度沿深度方向基本不变,呈矩形分布,负压影响深度可达塑排底下4~5m。在路基填筑期间,淤泥地基与竖向排水体之间的孔压差增大,加速土体固结。在出水量已较少的情况下,增加真空能量并不能加快地表的沉降速率。地表的水平位移影响范围可达20m,约为1倍排水板深度的距离。通过十字板剪切试验与静力触探试验,加固后土体的抗剪强度一般可提高3~6倍,锥尖阻力与侧壁阻力也有大幅增长,说明真空联合堆载预压加固软土地基的效果显著。 其次,在现场试验研究成果的基础上,对真空联合堆载预压机理及存在的若干问题进行了分析。对地下水位线以下的真空度成因进行了分析,结果表明,地下水位线以下测到的真空度是由于测试软管中水位下降或部分封存气体从软管末端逃逸引起的,与地下水位线以上的真空度由抽气直接形成在成因上存在不同;根据伯努俐方程,对地下水位下降的极限深度进行了分析,得出真空预压中地下水位的极限下降深度为5~7m;对有效影响深度的分析结果表明,真空预压的有效影响深度与塑料排水板的打设深度具备一定关系,有效影响深度可以超过10m。 然后,结合真空预压的机理,基于分层总和法的思想,对真空预压沉降计算方法进行研究:指出用现有的膜下真空度等效荷载法进行沉降计算不符合真空预压机理;提出了符合真空预压机理的真空度差值法与有效应力法,前者所推算的最终沉降量较接近实测推算结果,后者与实际结果存在一定差距。各种方法有待于在实践中进一步探索与完善。 在试验研究的基础上,应用平面应变有限元的方法对真空预压加固软基中的若干问题进行了深入的分析,结果表明:在真空预压的过程中会形成一个相对稳定的渗流速度场;在井阻较小的情况下,负压一般可传递到塑排以下4~6m的淤 泥中,与实际情况相吻合;随着塑排打设深度的增加,土体竖向位移与水平位移 的总量随之增加,影响范围随塑排深度的增加而扩大;分析了浅部挖沟、不同模 量的桩、不同渗透系数的桩以及不同桩长等保护措施对周围环境的影响。 最后,对真空联合堆载预压的施工工艺进行了研究,提出了在真空联合堆载 预压的中期,出水量已相对较少,可适当减少开泵量,并可采用停抽结合的变真 空能量法,在不影响加固效果的前提下,可以大大节省用电量。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU472

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【引证文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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