搅拌桩约束下堆载预压软土地基的沉降预测与固结分析

摘要

目前,随着超大型公共基础设施的大量发展,广泛需要进行大面积的软土地基加固处理,堆载预压和深层搅拌桩联合处理法逐渐发展起来。其基本原理是根据工程建设特点的不同,在不同的区域分别采用搅拌桩处理和堆载预压法。深层搅拌桩区域为塑料排水板堆载区域提供了一个较强的边界约束条件,使到塑料排水板处理区域在刚性约束下进行排水固结,这有别于常规的塑料排水板堆载顸压加固方法。堆载预压区域由于受到搅拌桩的约束,可以有效减少土体在上部荷载作用下引起的地表沉降,加快了土体的固结速率,从而可以缩短施工工期,有效减少预压区外土体的隆起,有效减少对附近建筑物和地下管线的影响,具有显著的经济效益和社会效益。 本文首先介绍了砂井地基中二维等效砂墙理论,探讨该理论在有限元计算中几何参数和各项渗透系数的取值问题。介绍了塑料排水板堆载预压和搅拌桩联合处理的施工工法以及在预压区所采取的现场施工监测工作。对各项监测项目的现场实测数据进行分析,总结了各项监测项目的一些发展规律。介绍了各种土体沉降计算的方法,并对现场实测的地表沉降数据应用经验公式推算土体的总沉降和各时刻的沉降量,并探讨了各个经验计算公式的适用范围和一些局限性。基于本工程的联合处理方法,应用ADINA有限元软件建立搅拌桩完全打穿淤泥层、搅拌桩打到淤泥层一半和没有打设搅拌桩的堆载预压模型。对比分析各个模型中附加应力分布、地表沉降、孔隙水压力消散和土体内部水平位移的情况,探讨在不同搅拌桩约束条件下土体固结的规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2排水板堆载预压和搅拌桩联合处理法简介

1.2.1搅拌桩处理法简介

1.2.2排水板堆载预压法简介

1.2.3排水板堆载预压和搅拌桩联合处理法简介

1.3课题存在的问题和本文的主要工作

第二章塑料排水板地基的排水固结理论

2.1引言

2.2砂井地基的排水固结

2.2.1理想砂井排水固结

2.2.2考虑井阻与涂抹效应的砂井排水固结

2.3砂井地基的等效砂墙固结理论

2.3.1砂墙等效的基本原则

2.3.2砂墙等效的计算方法

2.3.3砂墙等效计算中参数的选择

2.4本章小结

第三章排水板堆载预压和搅拌桩联合处理的工程应用和现场监测

3.1工程概况

3.1.1工程概况

3.1.2场地的工程地质条件

3.1.3场地各主要地层的常规物理力学指标

3.2软土地基处理方案

3.2.1工程对软土地基处理的要求

3.2.2软土地基处理方案的确定

3.3现场监测

3.3.1现场观测的筹备工作

3.3.2现场观测项目及仪器埋设

3.3.3仪器的保护工作

3.4现场监测数据分析

3.4.1土体地表沉降分析

3.4.2分层沉降分析

3.4.3孔隙水压力分析

3.4.4土体深层水平位移分析

3.5本章小结

第四章大面积堆载预压下软土地基的沉降预测

4.1软土地基沉降的组成

4.2软土地基沉降的实用计算方法

4.2.1基于土体固结压缩原理的沉降计算方法

4.2.2基于实测沉降资料的沉降预测方法

4.3指数曲线法和双曲线法在工程中的应用

4.3.1指数曲线法的应用

4.3.2双曲线法的应用

4.3.3沉降预测的效果检验

4.4本章小结

第五章搅拌桩约束下堆载预压软土地基的有限元分析

5.1引言

5.2 Biot固结有限元法

5.2.1 Biot固结理论

5.2.2 Biot固结分析中的边界条件

5.3土的本构模型

5.4砂井地基的二维等效处理

5.5排水板堆载预压软土地基的有限元分析

5.5.1有限元模型的建立

5.5.2有限元模型的计算和分析（一）

5.5.2有限元模型的计算和分析（二）

5.6本章小结

结论与展望

主要结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢