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排水松木桩处理软黏土地基界面强度特性室内模型试验

2020-12-08阅读(628)

排水松木桩处理软黏土地基界面强度特性室内模型试验

论文摘要

随着工程建设与地质环境相互依存的理念的深入,传统松木桩作为一种天然材料在环境友好、可逆性加固等方面体现出了优势。目前,在软土地基处理工程应用中松木桩仅考虑置换作用形成复合地基,承载力较低,工后变形较大,限制了其在工程中的应用。鉴于传统松木桩的优缺点,课题组将排水土工布与松木桩相结合开发了一种新型松木桩,即排水松木桩,将排水固结与置换作用相结合,为松木桩更好的应用于软土地基处理进行了探索研究。排水松木桩处理软土地基,主要机理在于将排水松木桩的置换、加筋、排水固结三者相结合。本研究是在课题组前人(熊一帆、2016)初步研究表明增加排水结构层具有一定的排水效果的基础上,对排水松木桩技术做进一步的探讨。前人试验研究的不足之处在于(1)模型尺寸采用φ100mm*H150mm,由于竖向和径向排水路径较为接近,径向排水固结对总固结的贡献在相同条件下不甚分明,初步分析原因是模型尺寸高度偏小。(2)对固结强度及界面强度随固结度的变化没有做研究。基于此,笔者为了量化评价排水松木桩径向排水对总固结度的影响以及研究排水松木桩排水固结过程中界面排水及抗剪强度增长机理,进行改进试验,研究主要内容如下:(1)在课题组前人研究的基础上改进试验模型,确定模型尺寸为φ100mm*H300mm;(2)测试试验土基本物理力学性质指标;(3)研究在相同直径和排水层条件下,界面排水条件对固结强度的影响;(4)研究排水松木杆在径向排水条件下直径和排水层的变化对固结强度的影响;(5)研究径向排水条件下直径和排水层的变化对排水松木杆界面抗拔力的影响;(6)研究不同方案柱状土层排水固结后软土层十字板不排水抗剪强度,与极限拉拔力试验结果进行对比分析;(7)对软土在纯竖向排水时的渗透系数与孔隙比之间的关系进行初步探讨;试验结果表明:排水松木杆在相同直径、相同排水层但是排水条件不同的情况下径向排水占主导作用;直径相同时,随着排水层增大,其固结强度和界面强度增加;相同直径,相同排水层的排水松木杆,其界面抗剪强度与相应状态下的十字板抗剪强度呈线性增长关系;排水层和直径的增大使得排水松木杆处理后的软土层不排水抗剪强度增大,地基强度也增大;排水松木桩桩土之间的摩擦和嵌锁咬合作用使得筋土相对位移变化相比于纯松木桩趋势相对平缓,可以预期排水松木桩技术在中小型水工结构软土地基加固、地下土遗址滑塌病害处理方面等具有一定的应用前景;验证了软土柱状模型试验在纯竖向固结排水时的渗透系数与孔隙比之间线性相关;

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 1.绪论
  •   1.1 课题研究背景及意义
  •     1.1.1 排水松木桩加固软土地基的加固机理
  •     1.1.2 排水松木桩加固软土地基的可行性及优点
  •     1.1.3 排水松木桩研究的意义和工程应用前景
  •   1.2 国内外软土地基处理技术研究现状
  •     1.2.1 软土地基处理技术概述
  •     1.2.2 松木桩及排水土工布处理软土地基工程应用的发展现状
  •     1.2.3 排水松木桩加固软土地基的研究基础
  •   1.3 论文主要研究内容
  • 2.试验材料和试验方案
  •   2.1 试验材料制备
  •     2.1.1 淤泥质软土的采集
  •     2.1.2 松木杆的制备
  •     2.1.3 土工布的工程性质
  •     2.1.4 排水松木杆的制作
  •   2.2 试验土物理力学性质试验方案
  •   2.3 室内模型试验装置
  •     2.3.1 柱状试验模型设计
  •     2.3.2 柱状模型固结试验加载及监测装置
  •     2.3.3 柱状模型极限拉拔试验及监测装置
  •     2.3.4 柱状模型十字板剪切试验装置
  •   2.4 室内模型试验方案
  •     2.4.1 排水途径对排水松木杆加固柱状土层效果影响的研究方案
  •     2.4.2 排水层对排水松木杆加固柱状土层效果影响的研究方案
  •     2.4.3 松木杆直径对排水松木杆加固柱状软土层效果影响的研究方案
  •   2.5 试验数据处理
  •     2.5.1 固结试验
  •     2.5.2 十字板剪切试验
  • 3.试验土基本物理力学试验
  •   3.1 试验土样的物理性质指标
  •     3.1.1 试验土密度及土粒比重
  •     3.1.2 试验土含水率及液、塑限测定
  •   3.2 试验土常规固结试验
  •   3.3 本章小结
  • 4.排水松木杆排水固结和界面强度特性柱状模型试验
  •   4.1 相同直径不同排水途径下排水松木杆处理柱状土层固结试验
  •     4.1.1 直径10mm2 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N10-2）
  •     4.1.2 直径10mm0 层土工布排水松木杆竖向排水途径下加固软土试验（T10-0）
  •     4.1.3 直径10mm2 层土工布排水松木杆竖向加径向排水途径加固软土试验（L10-2）
  •   4.2 直径10mm松木杆包裹不同排水层径向排水途径下软土固结试验
  •     4.2.1 直径10mm2 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N10-2）
  •     4.2.2 直径10mm1 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N10-1）
  •     4.2.3 直径10mm4 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N10-4）
  •   4.3 直径12mm松木杆包裹不同排水层径向排水途径下软土固结试验
  •     4.3.1 直径12mm2 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N12-2）
  •     4.3.2 直径12mm1 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N12-1）
  •     4.3.3 直径12mm4 层土工布排水松木杆径向排水途径加固软土固结试验（N12-4）
  •   4.4 直径8mm松木杆包裹不同排水层径向排水途径下软土固结试验
  •     4.4.1 直径8mm2 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N8-2）
  •     4.4.2 直径8mm4 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N8-4）
  •     4.4.3 直径8mm1 层土工布排水松木杆径向排水途径下加固软土试验（N8-1）
  •   4.5 排水松木杆界面强度特性试验
  •     4.5.1 拉拔试验
  •     4.5.2 室内十字板剪切试验
  • 5.试验结果分析及讨论
  •   5.1 固结试验结果分析及讨论
  •     5.1.1 不同排水途径下处理软土固结试验结果分析
  •     5.1.2 直径10mm不同排水层径向排水途径下处理柱状土排水固结试验结果分析
  •     5.1.3 直径12mm不同排水层径向排水途径下处理柱状土排水固结试验结果分析
  •     5.1.4 直径8mm不同排水层径向排水途径下处理柱状土排水固结试验结果分析
  •     5.1.5 各柱状土层不同排水方案排水固结效果研究
  •   5.2 拉拔试验结果分析讨论
  •     5.2.1 直径10mm不同排水层固结后拉拔结果分析
  •     5.2.2 直径12mm不同排水层固结后拉拔结果分析
  •     5.2.3 直径8mm不同排水层固结后拉拔结果分析
  •     5.2.4 各柱状土层不同排水方案拉拔效果研究
  •   5.3 室内十字板剪切试验结果分析讨论
  •   5.4 不同方案固结后软土不排水抗剪强度与液性指数的关系探讨
  • 6.排水松木桩处理软土柱状模型试验理论初步探讨
  •   6.1 图解法推求固结系数
  •     6.1.1 常规固结试验固结系数求解
  •     6.1.2 竖向排水路径为100mm的柱状土层固结系数求解
  •     6.1.3 竖向排水路径为300mm的柱状土层固结系数求解
  •   6.2 图解法推求固结系数结果分析
  •   6.3 软土渗透系数与孔隙比关系推导
  •   6.4 本章小结
  • 7.结论与建议
  •   7.1 结论
  •   7.2 工作不足及建议
  • 致谢
  • 参考文献

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 吴莉民

    导师: 柴新军

    关键词: 软土地基,排水松木桩,排水固结界面强度特性

    来源: 东华理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,建筑科学与工程

    单位: 东华理工大学

    分类号: TU411

    总页数: 103

    文件大小: 2260K

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