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浅海淤泥地层控制爆炸挤淤成形堆石坝地基承载力研究

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致谢

摘要

1 引言

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 控制爆炸挤成形挤淤置换法施工过程

1.2.2 爆炸法处理软土地基的发展过程

1.2.3 建筑物的地基承载力

1.2.4 研究现状小结

1.3 研究内容和研究方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法和技术路线

1.4 本文研究的创新点

2 土体的塑性极限平衡分析理论

2.1 塑性极限平衡法理论基础

2.1.1 概述

2.1.2 基本方程

2.2 基于极限平衡理论的地基承载力计算公式

2.2.1 基本思路

2.2.2 普朗特尔-雷斯诺极限承载力公式

2.2.3 太沙基地基极限承载力公式

2.2.4 梅耶霍夫地基极限承载力公式

2.2.5 汉森极限承载力公式

2.3 本章小结

3 控制爆炸挤淤成形堆石坝模型的加载试验

3.1 试验目的和内容

3.1.1 试验目的

3.1.2 试验内容

3.2 加载试验方案

3.2.1 加载试验装置和材料

3.2.2 坝基土位移场的测量方法

3.2.3 加载试验准备和条件

3.3 堆石坝模型承载试验

3.3.1 预先置于淤泥层表面加载工况

3.3.2 预先埋入淤泥层土中的加载工况

3.4 模型实验地基土的变形分析

3.4.1 淤泥面的隆起

3.4.2 各土层的竖向位移变化

3.4.3 地基土位移场变化

3.5 模型试验地基承载力分析

3.5.1 工况一地基承载力曲线

3.5.2 工况二地基承载力曲线

3.5.3 两种工况地基承载力曲线对比

3.6 本章小结

4 模型加载试验的数值模拟与分析

4.1 有限元软件概述

4.2 数值计算

4.2.1 建立数值计算模型

4.2.2 堆石坝加载方式模拟

4.3 数值模型计算结果分析

4.3.1 坝基的整体位移场

4.3.2 坝基的塑性区分布

4.3.3 坝基的分层竖向位移

4.3.4 模型坝承载力变化规律

4.4 本章小结

5 控制爆炸挤淤成形堆石坝地基承载力

5.1 概述

5.2 基本假设

5.3 爆炸挤淤堆石坝地基极限承载力的公式推导

5.3.1 堆石坝侧面抛石体的受力分析

5.3.2 坝基受粘聚力与超载的影响

5.3.3 淤泥土的重度的影响

5.3.4 堆石坝地基承载力计算公式

5.3.5 堆石坝地基承载力计算流程

5.4 影响爆炸挤淤堆石坝地 基极限承载力的因素分析

5.4.1 堆石坝基础埋深对地基承载力的影响

5.4.2 堆石坝下方侧坡脚与竖直方向夹角α1对地基承载力的影响

5.4.3 堆石坝上方侧坡脚与竖直方向夹角α2对地基承载力的影响

5.4.4 本文计算结果与经典承载力计算结果的对比与分析

5.5 本章小结

6 控制爆炸挤淤成形堆石坝的案例分析

6.1 工程概况

6.2 现有方法设计堆石坝断面与埋深

6.3 应用本文公式计算堆石坝地基承载力

6.3.1 地基承载力的对比与分析

6.3.2 对现有设计方法的优化

6.3.3 本文计算公式结果分析

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 研究结论

7.2 研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集

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摘要

近年来,“控制加载爆炸挤淤置换法”处理软基技术广泛应用于我国东南沿海深厚淤泥地层的防波堤修建,该法所筑堤坝(爆炸挤淤成形堆石坝)是一种具有超大埋深和复杂断面形式的新型土工结构物。目前,这种堆石坝地基承载力的计算大多采用简单的理论和经验公式,计算结果与实际差距较大。因此,本论文首先采用室内模型试验确定堆石坝的地基破坏模式,然后基于土体塑性极限平衡理论推导了这种堆石坝地基承载力计算公式。
  论文的主要内容与研究成果如下:
  (1)以浙江璇门三期围垦工程为依托,基于现有研究成果,制定了模型坝地基承载力加载试验方案,通过模型坝加载过程中地基土变形的分析,得到了爆炸挤淤成形堆石坝的破坏模式和地基变形规律。
  (2)采用有限元分析方法,对室内模型加载试验进行了数值模拟,根据计算结果对地基土的位移场进行了分析,通过与模型试验结果的对比,进一步验证了爆炸挤淤成形堆石坝的破坏模式。
  (3)根据模型加载试验和数值模拟分析得到的结果,基于土体塑性极限平衡理论推导了爆炸挤淤成形堆石坝地基承载力的计算公式,并与经典的建筑物地基承载力公式计算结果进行了对比,验证本文公式的合理性。
  (4)以浙江璇门三期工程为依托,将本文公式和现有堆石坝承载力公式的计算结果与实测数据进行了对比和分析,结果表明,本文推导的爆炸挤淤成型堆石坝地基承载力计算公式优于现有计算公式。
  本论文的研究成果可以为爆炸挤淤成形堆石坝的设计提供支持,同时也拓展了深厚淤泥软土地层建筑物地基承载力的分析理论,具有重要的理论意义和工程应用价值。

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