储油罐碎石桩复合地基承载性能及差异沉降数值分析

摘要

世界全球范围内工业加速发展，交通运输业不断扩张，随着石油需求量的增大，油罐也向着大型化方向发展。这就需要有更好的地基处理方案以满足大型油罐的承载能力，而伴随全球性用地紧张，油罐用地无法任意建设在地质条件良好的地区，越来越多的油罐只能设计在软土地区，碎石桩复合地基方案也应运而生。为满足油罐的承载要求，则必须控制油罐的差异沉降，较大的差异沉降会导致油罐受力不均缩短使用寿命甚至直接被破坏。
　　本文将结合阿尔及利亚软土地区某大型油罐的地质资料以及监测资料，利用有限元模拟软件Plaxis，建立模型模拟分析对油罐地基承载性能、差异沉降有较大影响的几大因素，例如碎石桩桩长、长-中-短桩数量比例、褥垫层半径的影响情况，得到相关结论，并为实际工程提供一定的的参考。主要得到以下结论与建议：
　　（1）相比天然软土地基，碎石桩充水预压处理方案可以大大提高油罐基础的承载性能，在控制沉降值和差异沉降方面效果显著。
　　（2）有限元数值模拟软件Plaxis对碎石桩复合地基的模拟结果与实际监测数据结果相近，罐底与罐周地表土沉降趋势与实际情况吻合。因此Plaxis可以为实际工程提供有效地模拟分析作用，也可有效应用到碎石桩复合地基的设计中。
　　（3）由于Plaxis在模拟过程中地下水默认为稳态，这与实际施工过程中可能出现降水天气引起地下水上升的情况不一致，因此，Plaxis模拟得到的沉降数据会小于实测数据，这一点在应用Plaxis设计碎石桩复合地基时应引起注意。
　　（4）对于油罐罐底沉降，其最大沉降值不是出现在罐底中心位置，而是在离中心处2m左右处；而对于油罐外围地基表土沉降，其沉降值明显小于油罐底部沉降，由环墙处向外，沉降值逐渐减小，到2.4R处已不再产生沉降。
　　（5）碎石桩复合地基的短桩设计过长时，油罐边缘处的地基沉降会被过度控制，造成差异沉降过大。工程实践中不能单纯依靠加长碎石桩桩长或全部使用同一长度长桩的方法来控制油罐基础的差异沉降，这种方法既不经济也不有效。
　　（6）油罐碎石桩复合地基的差异沉降随碎石桩长-短桩的数量比值先减小后增大，当长-中-短桩数量比为9.5:3:6，长桩布置半径为0.65R，即长桩布置面积达油罐底板总面的42.35％时，碎石桩复合地基控制差异沉降的效果最好。
　　（7）褥垫层能够加强碎石桩复合地基控制差异沉降的能力，当褥垫层半径约为0.77R时，其控制差异沉降的效果最好。褥垫层并非面积越大，控制能力越强，较大的褥垫层半径反而会增大差异沉降。
　　（8）本算例碎石桩复合地基的平均沉降量与荷载之间存在一定的线性关系，对本算例而言，其满足公式y=6.3075x-41.099，相关性达0.997；而差异沉降与荷载之间也存在一定的线性关系，对本算例而言，满足公式y=2.0478x-7.9253，相关性为1，有一定的参考价值。

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1 绪论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本章小结

2 碎石桩复合地基作用机理、沉降理论以及承载性能的研究

2.1 振冲碎石桩复合地基作用机理

2.2 振冲碎石桩复合地基破坏模式

2.3 碎石桩复合地基承载力计算研究

2.4 碎石桩复合地基沉降计算研究

2.5 本章小结

3 有限元法和Plaxis程序介绍

3.1 有限元法

3.2 Plaxis程序介绍

3.3 本章小结

4 有限元模型建立与关键参数取值

4.1 工程相关情况介绍

4.2建立模型

4.3 模型参数计算与赋值

4.4 本章小结

5 有限元数值分析

5.1 有限元数值模拟数据与实测数据对比分析

5.2 差异沉降与承载性能的有限元分析

5.3本章小结

6 结论与建议

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

个人简历

发表的学术论文