堆载预压法加固港口软基的沉降计算和预测方法研究

摘要

在软土地区，地基的沉降控制是保证港口安全建设和运营的关键之一。塑料排水板堆载预压法处理地基具有承载力高、沉降量小、造价低的优点，在工程中得到广泛应用。软土地基处理与设计中，最重要的问题是关于地基沉降量及沉降速率的控制。由于软土地域性差异较大、实际资料积累不足，理论研究还落后于实践，现有计算和预测方法得到的结果并不准确，满足不了工程的需要。
　　本文基于辽宁省营口市营口港的工程实例，对堆载预压法处理软土地基的沉降计算及预测方法进行了研究和探索。
　　1.将试验区分成6个堆载预压试验小区，采用不同的施工参数组合，进行现场监测，获得多组地基处理现场试验数据和沉降监测数据，并进行了一系列的数据整理和分析，讨论了填土高度、排水板间距等施工参数对于地基沉降的影响。
　　2.为剔除“非正常”因素对监测结果的影响，本文采用小波降噪对原始数据进行处理，由于沉降量基数较大，不适合小波降噪方法，故引入了沉降差的概念。研究分析采用Daubechies小波系中的db8，Coiflets小波系中的coif4，ReverseBior小波系中的bior3.7三种新的小波函数对原始数据进行处理，发现不同小波函数和不同分解层次对降噪效果均有影响，并探讨了最佳小波函数和分解层次。
　　3.在传统的双曲线法和指数曲线法基础之上，通过公式变换，引入了沉降差的概念。根据原始数据和小波降噪后数据，分别对地基的后期沉降进行了预测，对比分析了预测结果，发现小波降噪对于双曲线法和指数曲线法的预测精度均有显著提升，并探讨了两种方法对于当地地质情况的适用性。用分层总和法对实际处理地区的的最终沉降值进行了预测，将结果与双曲线法和指数曲线法的结果对比分析，得到了适合当地的经验系数取值范围。
　　4.利用有限元软件ABAQUS，以扩展的线性Drucker-Prager模型为土的本构模型，考虑涂抹作用和竖向渗流对模拟结果的影响，分别建立了三种模型对地基的沉降过程进行了模拟，将模拟数据与实测结果进行了对比分析，验证了所选模型以及参数转换方法的正确性。
　　5.综合双曲线法、指数曲线法和数值模拟法的预测结果，分别计算出监测结束时6个实验小区地基的固结度，并以此为指标，确定堆载预压法处理场区软土的最优施工参数。
　　本文可为类似地区地基处理工程的设计和施工提供了依据和指导。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 选题依据和研究意义

1．3 国内外堆载预压法及沉降量预测研究现状

1．3．1 堆载预压法加固软土地基研究现状

1．3．2 软土沉降预测理论研究现状

1．3．3 根据实测资料预测软土地基沉降方法研究现状

1．3．4 软土地基沉降数值分析研究现状

1．4 存在的不足

1．5 研究的主要内容和方法

1．6 本文的创新点

2 营口港堆载预压法地基处理试验研究

2．1 堆载预压法的基本原理

2．1．1 概述

2．1．2 基本原理

2．2 工程概况

2．2．1 地形地貌

2．2．2 工程地质特征

2．2．3 地基土分析与评价

2．3 堆载预压方案设计

2．3．1 研究区分区

2．3．2 排水体布置

2．3．3 加载系统设计

2．4 地基处理监测方案和成果

2．4．1 监测方案

2．4．2 监测成果及分析

2．5 本章小结

3 沉降数据小波降噪分析

3．1 引言

3．2 小波理论

3．2．1 小波变换、傅里叶变换

3．2．2 常用的小波变换函数

3．2．3 多分辨分析及Mallat算法

3．3 实测数据的小波降噪分析

3．3．1 实测沉降数据的提取和处理形式

3．3．2 软土沉降差的小波降噪分析

3．4 本章小结

4 沉降预测方法及其比较研究

4．1 双曲线法预测地基沉降量

4．1．1 双曲线法的基本原理

4．1．2 双曲线法地基沉降量预测

4．2 指数曲线法预测地基沉降量

4．2．1 指数曲线法的基本原理

4．2．2 指数曲线法的地基沉降量预测

4．3 分层总和法预测地基沉降量

4．3．1 分层总和法的基本原理

4．3．2 分层总和法的地基沉降量预测

4．4 预测方法对比

4．4．1 分层总和法与实测数据预测法对比

4．4．2 双曲线法和指数曲线法的预测精度对比

4．5 本章小结

5 数值模拟分析

5．1 ABAQUS软件介绍

5．2 模型的建立

5．2．1 模型描述

5．2．2 基本假定

5．2．3 加载步骤的确定

5．2．4 计算参数的确定

5．2．5 初始条件和边界条件的确定

5．3 计算结果分析与对比

5．3．1 渗流和涂抹作用对模拟结果的影响

5．3．2 模拟结果分析

5．4 试验区最优施工参数的确定

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要研究成果

致谢