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真空—堆载预压加固吹填土及软基的沉降预测和数值分析

2020-12-10阅读(358)

真空—堆载预压加固吹填土及软基的沉降预测和数值分析

论文摘要

随着国家基础设施的大规模建设和经济的快速稳定发展,陆地资源日益稀缺,此现象在我国经济发达、人多地少的沿海区域尤为突出。面向海洋攫取陆地资源是沿海区域发展常用的方式,越来越多的土地是由围海造陆形成的吹填土地基。因吹填土具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、天然强度低以及灵敏度高等特点,且本身为欠固结土,在自重应力、上部填土重力作用下和施工过程中会产生固结沉降,不能直接在这种软弱地基上修建工业厂房、码头、机场、高速公路、房屋等建构筑物。真空联合堆载预压法因其设备简单、操作方便、加固面积大、能源消耗少、加固效果好、预压时间短、无环境污染等显著优点,对吹填土软基而言是一种行之有效的加固技术。本文依托于广州某疏浚吹填及软基处理工程,在大量工程监测数据资料、现场原位试验和室内土工试验数据的基础上,对真空联合堆载预压法加固吹填土及软基的变形规律和加固效果进行对比分析,总结多种沉降预测模型的适用范围和优缺点,并选用多个单项模型和组合模型对其进行沉降预测计算,基于Midas GTS NX有限元模拟软件对真空联预压法加固疏浚吹填及软基的全过程进行数值模拟分析。本文具体研究内容如下:(1)分析比较场区不同区域的地质情况和土层特点,对不同分区的软土及吹填土物理力学性质进行分析对比,了解加固区软土和吹填土的工程特性;结合不同地区吹填土的室内试验粒度分析数据和物理力学性质指标的异同,探求本场区软土及吹填土的工程特性。(2)通过对真空联合堆载预压加固吹填土地基现场监测数据、原位试验和室内土工试验数据进行分析,研究了膜下真空度、孔隙水压力、表层沉降量和分层沉降变化规律,并钻孔取样进行原位十字板剪切试验和室内土工试验,揭示了真空联合堆载预压加固吹填土地基的沉降固结规律和地基土体强度增长特点,对比分析加固前后土体的物理力学性质指标,并评价加固处理效果。(3)采用四种单项预测方法如指数曲线法、星野法、浅冈法和双曲线法对两个分区分别进行沉降预测计算,然后再提出三种组合沉降预测模型,结合现场两分区的实测数据将七种沉降预测模型的计算结果相对比,并分析比较各种预测模型的预测精度,最终发现组合预测模型的整体预测精度高于各单项预测模型,熵权法组合预测模型在本场区地基沉降预测中的预测精度最高。(4)采用有限元分析软件建立计算模型,基于Biot固结理论和弹塑性本构模型,结合真空联合堆载预压现场工程参数数据,对软基及疏浚吹填土地基两个分区分别进行模拟计算,将计算的结果与实测值对比分析。结果表明,计算结果与现场实测数据结果较吻合。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 概述
  •   1.2 真空联合堆载预压法的发展
  •     1.2.1 真空堆载联合预压法简介
  •     1.2.2 真空联合堆载预压法的发展
  •   1.3 真空-堆载预压法的研究现状
  •     1.3.1 真空-堆载预压法的现状分析
  •     1.3.2 真空联合堆载预压法存在的问题
  •   1.4 本文研究的主要内容
  • 第二章 研究区吹填土的工程特性
  •   2.1 引言
  •   2.2 研究区的地理位置
  •   2.3 研究区各分区分布特点
  •     2.3.1 加固区各分区土层分布特点
  •     2.3.2 加固区疏浚吹填和软基分布特点比较
  •     2.3.3 加固区各分区土层物理力学性质指标对比
  •   2.4 不同地区吹填土的工程特性对比
  •     2.4.1 不同地区吹填土的粒度对比分析
  •     2.4.2 不同地区吹填土的物理力学性质对比分析
  •     2.4.3 不同地区软土工程特性对比
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 真空联合堆载预压处理吹填及软基的现场试验研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 现场试验设计
  •     3.2.1 工程地质条件
  •     3.2.2 现场试验方案设计
  •     3.2.3 真空联合堆载预压现场施工工艺和流程
  •   3.3 施工监测系统布置
  •     3.3.1 现场监测控制
  •   3.4 现场试验监测成果分析
  •     3.4.1 孔隙水压力大小变化规律分析
  •     3.4.2 表层沉降变化规律分析
  •     3.4.3 分层沉降变化规律分析
  •     3.4.4 地下水位变化规律分析
  •     3.4.5 深层水平位移变化规律分析
  •   3.5 加固前、后效果分析
  •     3.5.1 原位十字板剪切试验结果分析
  •     3.5.2 加固前、后标准贯入试验结果分析
  •     3.5.3 加固前、后平板载荷试验结果分析
  •     3.5.4 加固前、后吹填土物理力学性质指标
  •     3.5.5 加固前、后室内土工实验结果对比分析
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 真空联合堆载预压法加固吹填土及软基的沉降预测
  •   4.1 引言
  •   4.2 单项沉降预测模型分析
  •     4.2.1 指数曲线法沉降预测分析
  •     4.2.2 星野法沉降预测分析
  •     4.2.3 浅冈法沉降预测分析
  •     4.2.4 双曲线法沉降预测分析
  •     4.2.5 各单项沉降预测模型预测精度对比分析
  •   4.3 新型沉降组合预测模型分析
  •     4.3.1 等权重平均法沉降组合预测模型
  •     4.3.2 误差平方和倒数法沉降组合预测模型
  •     4.3.3 熵权法沉降组合预测模型
  •     4.3.4 各组合预测模型的预测精度对比分析
  •   4.4 七种沉降预测模型的预测精度对比分析
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 真空联合堆载预压有限元分析
  •   5.1 引言
  •   5.2 有限元程序的建立
  •     5.2.1 本构模型
  •     5.2.2 砂井固结分析
  •   5.3 软基区域有限元模拟分析
  •     5.3.1 土层及模型参数
  •     5.3.2 有限元模型和网格划分
  •     5.3.3 施工阶段模拟和工况分析
  •     5.3.4 计算结果分析
  •   5.4 吹填土地基有限元模拟分析
  •     5.4.1 土层及模型参数
  •     5.4.2 有限元模型和网格划分
  •     5.4.3 施工阶段模拟和工况分析
  •     5.4.4 计算结果分析
  •   5.5 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录A 攻读硕士学位期间的学术成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 吴灵军

    导师: 桂跃

    关键词: 真空联合堆载预压,吹填土,固结沉降,沉降预测

    来源: 昆明理工大学

    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: 昆明理工大学

    分类号: TU472.33;TU433

    DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000921

    总页数: 134

    文件大小: 6294K

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