真空預(yù)壓加固軟基土中應(yīng)力研究.pdf

《真空預(yù)壓加固軟基土中應(yīng)力研究.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、巖土工程界第11卷第4期探討與分析真空預(yù)壓加固軟基土中應(yīng)力研究齊永正(南京水利科學(xué)研究院土工所)摘要用彈性力學(xué)理論證明了真空預(yù)壓加固軟基處理的土體中產(chǎn)生的是各向相等的球應(yīng)力,土體在球應(yīng)力下排水固結(jié),有效應(yīng)力增加,其最大值為施加的大氣荷載。用土力學(xué)理論推導(dǎo)了真空預(yù)壓排水固結(jié)等效于無窮均布荷載下有限厚度土層排水固結(jié),它們在土體中產(chǎn)生的附加應(yīng)力均為球應(yīng)力,從而可以將真空預(yù)壓簡化為無窮均布荷載工況下有限厚度土層排水固結(jié)?，F(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析表明,真空預(yù)壓加固軟基土中超靜(或稱附加)孔隙水應(yīng)力分布及消散規(guī)律符合太沙基一維固結(jié)理論

2、。利用砂井地基等效滲透系數(shù)簡化計(jì)算方法及本文等效荷載工況,將會給數(shù)值計(jì)算及實(shí)際工程應(yīng)用帶來極大的方便。關(guān)鍵詞真空預(yù)壓附加應(yīng)力孔隙水應(yīng)力固結(jié)[1]自瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院杰爾曼教授(Kjellman)位移求解歸結(jié)為在給定邊界條件下求解以位移表示于1952年提出抽真空可使土體有效應(yīng)力增加的觀的平衡微分方程;按應(yīng)力求解歸結(jié)為在給定邊界條點(diǎn)后,前人對真空預(yù)壓法加固機(jī)理的研究已通過大件下求解平衡微分方程和應(yīng)力協(xié)調(diào)方程所組成的偏[3]量的室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場監(jiān)測進(jìn)行了研究,取得了大量微分方程組。本問題按應(yīng)力解法求解,推導(dǎo)過程的研究成果。大

3、多數(shù)研究者得到的試驗(yàn)結(jié)果表明真中以壓應(yīng)力為正,平衡微分方程和應(yīng)力協(xié)調(diào)方程見空預(yù)壓和堆載預(yù)壓一樣,都是固結(jié)過程,只要邊界條式(1)和式(2),式(2)又稱為L∏vy方程。件與初始條件符合實(shí)際,用固結(jié)理論即可求解真空5Rs5Syx+=0預(yù)壓問題。大量的工程實(shí)踐也表明真空預(yù)壓加固土5x5y(1)體是在等向壓力下固結(jié)的(圖1),在土體中產(chǎn)生的5Sxy5Ry++p=05x5y是各向相等的球應(yīng)力,地基內(nèi)有效應(yīng)力增加各向相2等,地基在豎向壓縮沉降的同時(shí),側(cè)向產(chǎn)生向內(nèi)的收$(Rx+Ry)=0(2)[2]縮變形,地基在預(yù)壓過程中不可

4、能發(fā)生失穩(wěn)破壞。雖然真空預(yù)壓在實(shí)踐方面取得人們的預(yù)期效果,但在理論方面卻缺乏相應(yīng)的依據(jù),本文將從彈性力學(xué)與土力學(xué)理論出發(fā),證明真空預(yù)壓下在土體中產(chǎn)生的是球應(yīng)力,并提出真空預(yù)壓下的等效荷載工況。圖2真空預(yù)壓荷載示意圖引入應(yīng)力函數(shù)U(x,y),則該函數(shù)需滿足雙調(diào)和方程(3)及邊界條件(4)U4455U5U4+222+4=0(3)5x5x5y5y圖1真空預(yù)壓應(yīng)力圖2225U5U5URx=2,Ry=2,Sxy=-(4)5y5x5x5y1彈性力學(xué)理論解答22設(shè)應(yīng)力函數(shù)U=Ax+Bxy+Cy,該應(yīng)力函數(shù)能真空預(yù)壓加固軟基相當(dāng)于

5、對加固區(qū)各面施加了滿足雙調(diào)和方程式(3),則:大氣荷載,如圖2所示,圖中p表示大氣荷載。Rx=2A,Ry=2C,Sxy=-B(5)彈性力學(xué)問題求解有位移解法和應(yīng)力解法,按由應(yīng)力邊界條件(圖3)知:1收稿日期22007-8-1335探討與分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.4(Rx)x=0=P,(Ry)y=0=P,(Sxy)x=0ory=0=0太沙基理論的理想情況,荷載是一次瞬時(shí)施加并維(6)持不變,土體承受的總應(yīng)力不隨時(shí)間變化。在無窮比較式(5)和式(6)得A=P/2,B=

6、0,C=P/2。均布荷載作用下土體內(nèi)不同時(shí)間不同位置上的超靜[5]所以可得加固區(qū)內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力分量如式(7)所示:孔隙水應(yīng)力表達(dá)式為:m=]m2P2Rx=Ry=P,Sxy=0(7)u=4p1mzPe-4Tv(10)EsinPm=1m2H由式(7)可知,真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)在大氣荷載上式為單向頂面排水,土層厚度為H的情況。作用下產(chǎn)生各向相等的球應(yīng)力。土體中總應(yīng)力增加根據(jù)公式(10)可以計(jì)算不同時(shí)刻不同深度的值即為施加的大氣荷載。超靜孔隙水壓應(yīng)力u(圖5)。圖3計(jì)算簡圖圖5單向固結(jié)不同時(shí)間,不同深度的超孔隙水應(yīng)力分布2土力學(xué)理

7、論解答堆載預(yù)壓相當(dāng)于在半無限體表面施加一條形均3現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析布荷載,根據(jù)彈性理論,條形均布荷載下任意一點(diǎn)主[4]連鹽高速公路鹽城段為響水二標(biāo)施工段。沿線應(yīng)力公式可表示為式(8),計(jì)算簡圖見圖4屬濱海低平原,地勢平坦,水系發(fā)育,屬淮河水系沂pR1=P(H+sinH)沭河流域。地下水埋深淺,實(shí)測潛水水位埋深為(8)p0165~1170m。地基土體為第四系全新統(tǒng)和上更新R3=(H-sinH)P統(tǒng)松散沉積物,為沖積、湖積和海積形成,其地層巖性自上往下由亞粘土或亞砂土、淤泥質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土夾粉砂或亞砂土、亞粘

8、土、亞砂土組成。其主要不良地質(zhì)為軟土,局部分布可液化土,軟土主要為淤泥、淤泥質(zhì)亞粘土,分布在→2和←2層,平均深度為1415m,灰色,混粉砂,夾腐植物,呈流塑態(tài),具有高含水量(天然含水量達(dá)4512%~圖4條形荷載下土體中應(yīng)力5815%),高壓縮性(壓縮系數(shù)為0193~-1由圖4可知,當(dāng)?shù)孛嫔献饔靡粺o窮均布荷載時(shí),對于1155MPa),大孔隙比(1126~11