真空荷载作用下吹填土地基变形特性研究

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随着经济的发展,土地资源日益紧缺,围海造陆成为许多国家和地区获取土地资源的重要手段。吹填造陆不仅能够使沿海城市获取宝贵的土地资源,还可以解决江、河、湖、海的航道清淤疏浚问题,已经成为促进沿海城市码头建设和经济快速发展的重要途径。吹填土地基具有强度低、沉降量大、灵敏度高、排水固结时间漫长以及结构性等不良工程性质。真空预压法在改善吹填土地基方面具有很大的优越性,在吹填土地基加固工程中得到了广泛的应用。为了进一步推动真空预压技术在吹填土地基处理中的应用,本文结合室内模型试验和有限元数值计算对吹填土地基在真空荷载下的变形规律进行了详细的分析,取得的研究成果和主要结论如下:(1)通过改装的三轴仪进行室内真空模型试验,研究吹填土在真空荷载下的固结变形规律。试验装置能够对土样进行分级加荷,并能够量测试样的体积变化量。分析试验结果可以得到:含水率越高的土样在真空荷载下的加固效果越明显;土样固结前后孔隙比发生了相当大的变化;土样在负压下的压缩曲线与正压下的压缩曲线有相同的规律,即e随ln p线性减小。(2)根据三维比奥固结理论,建立三维轴对称真空荷载下吹填土地基固结计算模型。计算模型采用修正剑桥模型,并考虑渗透系数随孔隙比的非线性变化。有限元实例分析表明孔压的计算值与实测值比较吻合,验证了该计算模型能够较好地分析真空预压下吹填土地基的固结变形。(3)在真空荷载作用的过程中,贴近排水板和砂垫层的土体首先被压密,平行于排水板方向的土体具有近似相同的孔隙比,土体的孔隙比沿着垂直于排水板的方向递增;贴近排水板处土体的渗透系数控制整个土体的平均渗透系数,导致吹填土地基固结变形缓慢。(4)采用渗透系数不变的计算模型对真空预压下吹填土地基进行固结分析,其计算结果与试验结果有很大的偏差,故在对吹填土地基进行数值分析时,应考虑渗透系数在固结过程中的变化。
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