黏土地基卸荷状态下负孔压产生机理及模型试验研究

摘要

吸附力广泛存在于海洋基础当中，是海洋岩土工程的重要内容。当饱和黏土地基中的基础承受海浪、风力等向上的荷载时，地基土处于卸荷状态而产生负孔隙水应力，成为吸附力的主要组成部分。当基础以抗拔阻力的形式为上部结构提供稳定工作条件时，负值孔隙水应力是抵抗外部荷载的有利因素，如吸力锚、吸力桩等结构物；而对于桩靴移位、拔桩和打捞沉船等工程，负的孔隙水压力又成为需要克服的不利因素。因此，对于饱和黏土地基中负值孔隙水压力在卸荷条件下的研究是非常重要的课题。针对这一课题，本文进行了理论和试验研究，主要研究内容、研究成果和创新点如下： （1）通过饱和软黏土等向固结的三轴卸荷试验，研究了卸荷条件下孔隙水应力的发展规律，并进行了影响因素研究。 （2）基于修正剑桥模型，提出了计算超静负孔压的方法。同时，结合Henkel孔压理论，揭示了卸荷条件下超静负孔压产生的机理，解释了饱和黏土卸荷时孔压随应变的增加而由负变正的原因。 （3）以箱型基础模型为研究对象，研究了固结应力、卸荷速率对渤海湾软土孔隙水应力及上拔阻力的影响作用，得到与三轴试验一致的结论。对卸荷速率影响的上拔承载力进行归一化分析，提出承载力系数 Nc与卸荷速率之间的经验关系，并基于试验结果界定了速率影响作用下的完全不排水、部分排水以及完全排水界限。 （4）通过整理总结高岭土地基中速率影响的上拔承载力试验，提出修正剑桥模型适用于较低卸荷速率的孔压预测，对于较快速率的上拔问题需要采用模型试验结果。这一研究结论的得出以桶形基础上拔试验分析为载体。为了确定桶内土塞的情况进而更加真实的分析上拔试验状态，对桶形基础的负压下沉进行了研究，提出一种考虑桶形基础楔形底端贯入黏土地基中所需负压和允许负压的计算方法。 （5）以钻井船的预制过程为研究对象，分析了桩靴贯入和拔出对舾装码头的影响。结合本文研究成果，尝试通过降低拔桩速率减小对高桩码头的影响，量化了速率对岸坡的影响作用，对施工过程提出有益的建议。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

第2章 等向固结饱和黏土卸荷特性影响因素试验研究

2.1 三轴试验简介

2.2 固结压力对卸荷特性的影响

2.3 变形速率对卸荷特性的影响

2.4 试验分析

2.5 本章小结

第3章 等向固结饱和黏土卸荷特性机理研究

3.1 修正剑桥模型的孔压预测方法研究

3.2 孔压预测模型的验证

3.3 卸荷状态下超静孔压变化机理

3.4 剑桥参数影响研究

3.5 本章小结

第4章 黏土地基中箱型基础上拔试验研究

4.1 箱型基础模型试验简介

4.2 摩阻力试验

4.3 固结应力对上拔试验的影响分析

4.4 卸荷速率对箱型基础上拔试验的影响研究

4.5 本章小结

第5章 桶形基础负压下沉理论及上拔试验分析

5.1 带楔形底端吸力式桶形基础负压下沉计算理论研究

5.2 带楔形底端的桶形基础下沉试验

5.3 带楔形底端的桶形基础负压下沉计算理论验证

5.4 修正剑桥模型（MCC）在桶形基础上拔试验中的应用

5.5 本章小结

第6章 移动式钻井船预制过程对高桩码头的影响分析

6.1 工程背景

6.2 桩靴贯入深度计算方法

6.3 预制过程对边坡稳定的影响作用

6.4 CEL法分析预制过程对舾装码头的影响

6.5 静力法分析桩靴拔出对舾装码头的影响

6.6 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

附录A

发表论文及参与项目

致谢