淺談真空-堆載聯(lián)合預壓作用下軟土蠕變機理及沉降計算研究

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1、河海大學博士學位論文真空-堆載聯(lián)合預壓作用下軟土蠕變機理及沉降計算研究姓名:扈勝霞申請學位級別:博士專業(yè):巖土工程指導教師:劉漢龍20070901摘要摘要真空一堆載聯(lián)合預壓法是在真空預壓和堆載預壓法基礎(chǔ)上綜合了二者優(yōu)點發(fā)展而來的一種軟土地基處理方法,被廣泛應用于港口、碼頭、工民建等工程建設(shè)中,尤其在我國東南沿海一帶的高速公路建設(shè)中得到了大量的應用。經(jīng)過二十多年的廣泛運用和不斷探索,其工程運用技術(shù)和基礎(chǔ)理論研究已取得了大量的成果,但有關(guān)工后沉降的機理、計算等仍是工程和理論上急待解決的問題。本文開展了室內(nèi)模擬真空預壓、堆載預

2、壓和真空一堆載聯(lián)合預壓的三軸固結(jié)蠕變試驗,在此基礎(chǔ)上通過拍攝SEM電鏡掃描照片從微觀結(jié)構(gòu)的角度研究了三種預壓方法加固軟土地基的固結(jié)蠕變機理以及運用不同的排水預壓方法加固軟基前后土體強度性質(zhì)和滲透性質(zhì)的變化。在三軸試驗和微觀結(jié)構(gòu)試驗的基礎(chǔ)上,進行了三種預壓方法加固軟基后土體的蠕變本構(gòu)模型和沉降計算的研究。本文的主要研究內(nèi)容為:(1)開展了三組室內(nèi)三軸壓縮試驗,通過從試樣頂部抽真空來模擬真空預壓,用施加豎向砝碼來模擬堆載預壓,通過同時抽真空和加砝碼來模擬真空一堆載聯(lián)合預壓。在三軸壓縮試驗前后,拍攝了土樣的SEM電鏡掃描照片,

3、從宏觀工程性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)變化及二者結(jié)合的角度研究了在三種不同的預壓方式下土體固結(jié)蠕變性狀的不同和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化的機理。(2)在三組三軸試驗前后,均開展了常規(guī)直剪、滲透等室內(nèi)土工試驗,在每個土樣的直剪和滲透試驗前后,都拍攝了土樣的SEM照片并用Goaimage程序進行了處理,從微觀結(jié)構(gòu)和微觀參數(shù)變化的角度分析和研究了三種不同的預壓荷載作用下土體強度和滲透性質(zhì)的改變。(3)三軸試驗的結(jié)果表明在排水預壓荷載作用下土體的固結(jié)過程和蠕變過程具有耦合效應,土體具有彈、粘、塑性質(zhì)。微觀結(jié)構(gòu)試驗的結(jié)果表明土體微觀結(jié)構(gòu)的改變和宏觀工程性

4、質(zhì)的改變具有相輔相成的關(guān)系。經(jīng)典的EVP流變模型是基于土體應力狀態(tài)點的改交而描述土體彈粘塑性質(zhì)的,不考慮具體的變化路徑,本文推導了考慮微觀參數(shù)的EVP模型。(4)地基中某一深度處的土體在真空預壓法和堆載預壓法加固軟基時受到的應力狀態(tài)不同,因而發(fā)生的應變和沉降大小也不同。本文從受力變形分析入手,在分層總和法和有限單元法的基礎(chǔ)上,運用EVP模型反映土體的非線性彈粘塑變形性質(zhì),提出了預壓荷載作用下考慮蠕變的軟基沉降計算方法。(5)通過室內(nèi)三軸壓縮試驗分別模擬了堆載預壓和不同加載方式的真空一堆載聯(lián)合預壓,分析和研究了不同的加載方

5、式對軟土地基加固效果和施工工期的影響,探討了合理優(yōu)化聯(lián)合預壓施工工期的方法。關(guān)鍵詞:真空一堆載聯(lián)合預壓;三軸蠕變;微觀結(jié)構(gòu);EVP本構(gòu)模型;沉降計算;加載方式lIAbstractvacuumcombinedsurchargepreloadingisaSOttsoilimprovementteelmiquewhiellderivesfromVacuumprdoadingandslnehargcprcloadingandhasthemeritofbotlLIthavebeenwidelyappliedinalandrecla

6、mationprojects,s髓embankments,industrialandeivilengineering,especiallyinexpresswaysprojectsinsoutheastcOaSltalzonein01.11"eounla51.Aftersweepingusingandcontinuousrese盯ela,itsprojectapplicationtechnologyandbasictheoryresearelahavegotmuchharvest,thoughtherea∞alSO80n

7、lequestionsneedtobesolvedinboth鋤gineeringandtheoryurgentlylikeasmeehanisraandcalculationofsettlementafterthecompletionofproject.Triaxialconsolidationandcreeptesthavebeencarriedtosimulate'v'acll.1llmpreloading,surchargepreloading,"VIICUl.mlcombinedsurel懈gepreloadi

8、ng.Atthebaseoftriaxialconsolidationandcreeptest,mechanismofconsolidationandcreepofthreedifferentdrain-outpreloadingmethodtoreinforeothosottfoundationhavebeenst

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