长江口导堤软粘土地基在波浪荷载作用下强度软化的特性研究

摘要

海洋上的建筑物会经历风，波浪和地震等环境荷载的侵袭，这些往复荷载的作用不但增加了作用在结构物上面的作用力，同时也会使地基土的力学特性发生变化。尤其是软粘土地基，往复荷载使地基中的孔隙水压力上升，有效应力降低，从而使软粘土的强度下降而抗变形能力减小。一般称这种现象为强度软化。现行的港工地基规范对于结构物所受的波浪力有较充分的考虑，但对于如何考虑波浪往复荷载作用下地基土的强度软化效应则未作规定。2003年长江口导堤的建设工程中，一场寒潮大浪使地基土发生了强度软化，部分沉箱发生了1至5m的附加沉降。这次事故给工程技术人员敲响了警钟，同时也激发了这方面的研究兴趣。本文结合长江口导堤工程试验段的破坏和成功重建的实例，对波浪荷载作用下地基土的软化特性和结构物的稳定性分析方法进行了分析研究，具体内容包括以下几个方面： (1)本文首先根据静三轴和动三轴的试验结果，分析了长江口导堤破坏的原因。与常规的动三轴试验方法不同，本次试验对地基土的加荷过程进行了比较系统的模拟：先对试样施加上部结构引起的荷载，然后施加波浪造成的动荷载，在试验后立即对测量静荷载作用下的剪切强度，与试验前的静强度数值相比以判断试样强度的软化程度。根据试验结果，判定长江口导堤的地基中粉土层并没有发生液化和明显的强度软化，而软粘土层发生了程度较大的强度软化。 (2)根据汉森承载力计算公式对长江口导堤在地基土发生强度软化前后的地基承载力进行了分析计算。结果表明，在地基土发生强度软化以前，导堤是稳定的；但在地基中的软粘土层发生强度软化后，地基就会发生整体破坏致使导堤失稳。 (3)根据静三轴和动三轴试验结果分析了将地基加固后的强度软化情况，并对导堤的整体稳定性进行了分析，结果证明加固后的地基可以抵抗设计波浪的作用，保持整体稳定。 (4)探讨软粘土地基在动荷载作用下的震陷发生的可能性和震陷量的计算方法。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题的提出背景

1.2国外同类研究的现状及发展趋势

1.3国内同类研究的水平和发展概况

1.4地基承载力的计算方法

1.4.1极限承载力的基本公式

1.4.2极限承载力的修正和推广

1.5本文的主要研究内容

第二章模拟导堤实际加荷工程的动三轴试验方法

2.1静三轴试验

2.1.1试验目的

2.1.2试验仪器

2.1.3试验方法

2.2动三轴试验

2.2.1传统的动三轴试验

2.2.2本文采用的动三轴试验方法

2.2.3本次试验的特点与特殊性

213粉土的抗液化能力试验

第三章试验结果分析

3.1长江口导堤二期工程软粘土动三轴试验结果

3.1.1土样描述

3.1.2试验方法和试验条件

3.1.3试验结果

3.2粉土抗波浪液化试验

3.3小结

第四章长江口导堤强度软化前后的地基承载力计算

4.1长江口导堤的结构形式

4.2地基极限承载力计算

4.2.1倾斜荷载作用下地基极限承载力的计算

4.3不考虑地基土强度软化效应的导堤地基承载力

4.4考虑地基土强度软化效应的导堤地基承载力

4.5长江口导堤地基加固方案

4.6加固后导堤地基在风浪作用下的稳定性分析

4.7本章小结

第五章软粘土震陷的计算方法探讨

5.1软粘土地基在动荷载作用下的震陷机理

5.2建议的软粘土地基的震陷量估算方法

5.3工程算例

第六章结论及展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢