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深厚结构性软土部分处理地基固结沉降性状及工程应用

郝玉龙  
【摘要】: 我国东南沿海地区广泛分布着海相沉积的深厚软土,由于深厚软土的强度低、变形大,给地基基础工程的设计与施工带来许多困难;特别是近年来一些大型工程的工后沉降问题,正日益成为岩土工程领域亟待解决的重要课题。本文从研究软土的结构性入手,探讨了深厚软土未打穿竖井和水泥搅拌桩地基的固结和沉降机理;并对深厚软土地基处理方法的合理选择作了分析。 首先,结合温州地区深厚软土,通过对室内常规试验结果的分析,发现软土具有较强的结构性,并给出室内固结压缩曲线校正的新方法;提出了通过控制未打穿水泥搅拌桩复合地基下卧层的应力水平,使其小于土体结构屈服应力,以大幅度减小沉降的复合地基设计方法,并通过与12幢住宅楼未打穿水泥搅拌桩复合地基的实测沉降对比,得到了良好的验证,进一步完善了结构性软土压缩变形的计算方法。 然后,在充分考虑竖井区井阻、涂抹作用以及土体结构损伤破坏对固结影响的基础上,将未打穿竖井地基合理地转化为双层地基,按一维固结理论计算,克服了传统固结计算方法在竖井处理区与下卧层交界面处存在孔压间断的缺点;在此基础上,从超载预压法的基本原理出发,分析了双层地基超载预压固结、沉降机理,推导了多级等速加、卸载情况下双层地基的固结计算公式,进一步完善了双层地基固结理论。针对卸载后浅部地基孔隙水渗流和土体变形特性,建立了软土地基一维回弹吸水固结模型,推导了吸水固结微分方程,并求出了方程的解,同时,给出了回弹变形计算公式。而后,结合工程实例,分析了超载预压时间、超载大小以及竖井处理深度对深厚软土末打穿竖井地基有效应力面积比R的影响,探讨用R作为深厚软土未打穿竖井超载预压地基卸载控制标准的可行性。 最后,结合某机场跑道深厚软土地基工程,通过对竖井正常堆载预压法、竖井超载预压法和深层水泥搅拌法三种地基处理方法的处理效果对比分析,指出对于低路堤、深厚软土地基处理工程,超载预压卸载后处理区及下卧层的残余孔压消散是产生工后沉降的主要原因,随着时间的推移,下卧层沉降占工后总沉降的比重越来越大;与超载预压法和正常堆载预压法相比,深层水泥搅拌法对于减小工后沉降和不均匀沉降,保证工程在服务年限内能够正常安全使用更为有利:而对于某些对工后沉降要求不高,且地基软土层较薄的工程,可以考虑采用超载预压和正常堆载预压法处理地基。


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