真空预压在软基处理中的应用及变形分析

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随着我国经济的快速发展,工程建设活动也越来越多,特别是在沿海以及内陆江河湖泊地区进行工程建设时经常会遇到软土工程地质,给工程建设带来麻烦,因此需要对软土地基进行处理。本文在前人调查研究工作以及工程实例的基础上,对真空预压法处理软土地基的地基变形展开研究工作,探索真空预压地基计算沉降的合理方法,并采用有限元进行模拟,主要内容和研究成果如下:(1)归纳总结了我国软土的成因类型、分布特点以及各种处理技术的优缺点。我国软土分布较广,成因类型较多,从北到南,自东至西都有软土的分布,我国软土分布总体上呈现“北强南弱、依次变化”的特点。目前,现有的软土地基的处理方法,从手段上可分为两大类:一类是土质改良法;另一类是复合地基法。土质改良法是从改善原地基土体物质性质着手,提高土体强度、压缩特性等等,主要手段有排水固结、换土垫层等。复合地基法是不改变原土体的性质,在地基中构筑复合地基,使土体和桩体共同承担荷载。(2)在前述内容的基础上,详细介绍真空预压法的设计、施工及监测方案。以珠海某口岸工程案例为基础,根据场地软土的性质,进行处理方案的比选,最终选择了真空预压法处理软土地基,并采用监测手段获得真空预压过程中的地基的变形数据,以便于通过数据对真空预压地基的变形规律进行研究。(3)通过对观测得到的大量数据进行分析,发现地基有较大的沉降量,前期沉降较快,后期较慢,大部分沉降发生在前三个月。其中淤泥层的压缩量占总沉降量的70%~89.3%,其抗剪强度有较大幅度提高,在抽真空的过程中地基中不同深度的孔隙水压力有不同程度的下降。地基加固区周围出现了断断续续的环形裂缝,说明地基在真空预压的过程中会产生向加固区内的收缩变形。真空预压法对塑料排水板深度范围内土体的性质有较大的改善,特别是对淤泥层的改善较大。(4)在实测数据的基础上,采用等效堆载法、对数曲线法、负压渗流场法、有效应力法、真空度差值法及有限元法进行了计算。将计算结果与实测对比发现:规范推荐的沉降计算方法仍是较实用的方法,但计算结果比实测要小。采用平面应变有限元法对真空预压地基进行变形分析,有限元计算结果与实测较接近,有一定的可靠性,可作为一种计算方法之一。同时对影响真空预压效果的影响因素进行了分析,分析结果表明:膜下真空度大小、塑料排水板深度、间距对工程有较大影响。采用双曲线拟合沉降观测数据,得到地基的最终沉降量,以此计算地基的固结度在80%以上,满足设计的要求。因此塑料排水板要打设到设计处理软土层的层底,间距不宜过大,但由于井阻的作用,真空度的影响深度有限,塑排深度过大会造成不必要的浪费。
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