排水板堆载预压法处理软基现场试验研究与数值分析

摘要

软土在我国分布极为广泛,软土地基具有沉降量大、承载能力低以及固结时间长等工程特性,在其上建造构筑物在使用期间会产生不均匀沉降及沉降,影响到构筑物的正常使用,严重者甚至造成质量安全事故。而近年来随着国民经济的发展,大量道路、机场、港口等各类工程采用排水板堆载预压法对软基进行处理,取得良好的加固效果,然后也存在着工后沉降较大,地基承载力不足等问题,而加固设计计算也仍有待改进。因此分析软土地基的沉降变化发展规律,控制合理的施工进度,改进设计方法,更精确的预测工后沉降具有很重要的实际意义。
　　本文依托于某国际机场扩建工程西货运区堆载预压地基处理工程,在总结前人的工作基础上,通过现场监测实验,理论预测,数值分析等方法进行了一下几个方面的工作:
　　(1)分析现场监测数据,根据现场施工加载进度,研究了排水板堆载压法处理软土地基,土体的沉降与各层土体的沉降规律,孔隙水压力消散规律,以及地基的固结效果。
　　(2)采用Logistic模型,双曲线模型,指数曲线模型,幂函数曲线模型,根据实测沉降数据分别进行最终沉降量预测,综合考虑误差与拟合度,对比分析预测结果,得出合理的最终沉降量取值;采用分层总和法计算最终沉降量,提出改进的计算经验系数。
　　(3)分析总结现有设计计算方法中存在的问题与缺陷,针对主要不足,考虑土体压缩特性以及平均固结度沿深度变化的影响,土体的非线性,以及施工过程的影响,采取相应的设计改进计算方法,形成初步的控制工后沉降的计算方法。
　　(4)采用简化方法,根据固结等效的原则,并考虑井阻与涂抹作用,从而将复杂砂井地基转化为砂墙地基,便于进行有限元简化计算;基于ABAQUS有限元分析软件,结合实际工程提供的土层参数,对排水板堆载预压法加固软基进行全过程模拟,并预测最终沉降量,将计算结果与实测数据以及理论计算数据进行对比,表明数值方法模拟软土地基沉降满足工程精度要求,建议在实际设计与施工中加以采用。
　　(5)发现大面积堆载有限元数值模拟计算沉降误差较大,地表沉降呈“马鞍型”分布,针对加载时间与加固区尺寸对数值计算结果的偏差影响,提出解决方法。

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1 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3 目前仍存在的问题

1.4 本文主要研究工作

1.5 本文创新点

2 排水板堆载预压法加固软基施工现场试验

2.1 工程概况

2.2 工程地质条件

2.3 加载方案

2.4 监测方案

2.5 监测结果分析

2.6 本章小结

3 最终沉降预测与固结度计算

3.1 常用沉降预测方法

3.2 固结度计算

3.3 本章小结

4 根据工后沉降控制实用设计方法探讨

4.1 原因设计计算方法的不足

4.2 排水板预压法减少工后沉降机理

4.3 改进的工后沉降计算方法对上述影响因素的考虑

4.5 本章小结

5 基于ABAQUS的沉降数值分析

5.1概述

5.2建立模型

5.3本构模型的选择

5.4 砂井的简化处理方法

5.5模型的建立

5.6 计算结果与分析

5.7 关于大面积堆载预压数值分析的几点讨论

5.8本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目