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软土结构性与砂墙地基因结理论及应用

丁利  
【摘要】: 我国东南沿海地区广泛分布海相淤泥,砂井预压法是该地区处理大型工程软基的常用方法。砂墙地基的固结性状是砂井预压法设计分析中的重要内容。而结构性是软土的一个重要特征,其对软基的固结、压缩等工程性质有很大的影响。因此,从土体结构性的角度,探求砂墙地基的固结性状,用于指导工程实践,具有重要的理论和工程意义。 本文从结构性软土的压缩试验入手,探讨考虑结构性的砂墙地基固结性状。对新型的砂井预压法——IFCO强制固结法的固结性状进行研究,并采用改进的常规有限元法,将其与典型砂井预压法比较分析,以期指导深厚软基上砂井预压法的合理选择。 首先,通过温州软土的固结试验,探求土体结构性与土体力学性质之间的关系,重点考察原状土的固结和压缩性状及加压率对其性状的影响。并结合对国内外多个土样压缩曲线的分析,对已有的原位压缩曲线确定方法进行评价,提出一种新的折线形原位压缩曲线确定方法。 其次,基于对IFCO强制固结法固结机理的分析,建立了砂墙地基砂墙区和下卧层的固结度计算方法。分析结果反映了IFCO强制固结法的固结变形特征。在砂墙区的固结度计算中,考虑了砂墙的井阻作用、涂抹作用、土体的竖向渗流对地基固结效果的影响;在下卧层的固结度计算中,考虑了砂墙区和下卧层两者之间的相互作用。在此基础上,结合温州软土的固结试验,提出固结系数与固结压力的分段模型,建立了分级加载条件下,土体结构性随深度变化的多层砂墙地基砂墙区和下卧层固结度的计算方法。分析结果反映了土体结构性对经IFCO强制固结法和典型砂井预压法处理的砂墙地基砂墙区和下卧层固结沉降的影响。 最后,针对传统的砂墙地基有限元分析中单元数和结点数过多的缺点,引入分区积分技术,提出砂墙复合单元。并采用该改进的有限元法,将IFCO强制固结法与典型砂井预压法进行对比分析,考察各种预压方法的加固特性和加固效果,为今后类似工程合理选择预压方法提供理论指导。


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