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软土地基的沉降一直以来都是岩土工程的主要研究问题之一,在岩土工程界占据着重要地位。怎样才能准确合理的预测软土地基的沉降过程,在很长一段时期内困扰着国内外岩土工程工作者;采用现场原位观测与理论分析结合,确定准确的物理参数,建立准确的力学模型,然后对后期沉降进行预测,是当今运用比较广泛的一种方法。
论文课题主要是以浙江省温州市龙湾浅滩围垦工程的堤身施工为项目依据,对堤身进行原位观测。在本工程的软土地基设计中,地基土的沉降固结问题是研究的主要课题,该问题现在依然给广大工程人带来很大困难,造成困难的主要原因有,没有力学理论的重大突破;地基土的沉降分析涉及因素太多,如土样参数的选取、附加荷载的计算、土体的固结度计算、土体的性质等,各个因素之间都存在关系,其相互关系又随着外界条件的改变而变化,所以,任何一个因素的判断失误都会造成结果的巨大差异。
相比于沉降固结问题,填海围堤的安全稳定也显得非常重要,在本工程中,填海围堤是在松散的软弱堆积体上施工的,填海围堤很容易产生异常沉降,所以,必须严格控制加载填料的速度来控制沉降速率,进而防治出现异常沉降。填海围堤一旦失稳将对堤身的安全产生最大影响,也关系到整个围垦工程的成败,所以必须严格的对围堤进行安全稳定性评价。
在本论文中,通过岩土工程勘察,弄清楚工程区的地层条件,然后通过的原位试验与室内试验,得出工程区的土层力学参数,进而对工程区地基土的固结与沉降进行计算研究,论文主要通过以下几个方面展开了探讨:
(1)温州湾南围堤地基土具有高含水量、大孔隙比、低透水性以及高压缩性等特征,该区域内的软土颗粒组成主要是以粉粒和粘粒为主,属于典型的软土地基。
(2)通过分层总和法对围堤的地基土进行沉降计算,假设沉降修正系数值为1.3,根据计算结果可以发现,淤泥层厚度越大,围堤填土高度越大,围堤软土地基土的沉降量越大。然后通过计算与各种预测方法结合,推算出围堤地基土的工后沉降,预测结果能够满足地基沉降的设计要求,同时也与原位现场监测相符合。
(3)通过对工程区域内的地层进行采样试验,得出工程区域内各层土在不同压力值作用下的固结系数,通过曲线拟合法,推导出各层土的固结系数曲线,方便软土地基沉降计算中固结系数的选取。
(4)通过对围堤的多个断面埋设监测仪器,对围堤的地表沉降、水平位移、孔隙水压力以及分层沉降进行监测,得出其与荷载时间的关系曲线,进而可得出其发展均与地层条件、施工进度相关联,同时,应用塑料排水板,可以明显的加快围堤地基土的固结作用。
(5)通过采用数值模拟技术,建立比较理想化模型,对围堤的沉降进行形象具体的数值分析,三维数值模拟形象的展现了围堤地基土在围堤加载后的应力及其位移变化情况,同时,通过数值模拟技术,对围堤的沉降进行预测分析,然后预测围堤的工后沉降。
(6)简单的分析介绍软土地基上围堤的破坏形式,结合软土地基稳定计算的相关公司,对软土地基进行稳定性计算。根据计算结果得出,在断面S2550处,填海围堤的稳定性最低,其最小安全系数大致为1.15,围堤处于极限平衡状态,总体上,围堤是稳定安全的。
本论文在对温州区域地质条件调查的基础上,通过对软土的固结及其沉降规律研究,结合数值模拟技术,对围堤的各项指标进行核对修正,进而对围堤满载后的沉降进行预测分析,为今后该区域内软土地基的沉降预测提供经验,同时,根据计算结果能够得出围堤的安全加载速率,这样可以方便整个半岛工程的后期工程进行,其主要可以归纳为以下三个方面:首先,通过研究地基土的固结度与其上部荷载的关系,总结出固结度-荷载的关系曲线,根据实际工程经验,对固结度系数进行修正,得出合理的固结系数,使用高木俊介法对围堤进行沉降计算,其结果与实际监测值基本符合,满足要求;其次,通过对填海围堤进行长时间的原位观测,采用曲线拟合法,归纳出围堤在何种荷载条件下的沉降曲线,并根据沉降曲线预测围堤的工后沉降,双曲线预测法与理论计算法、实际原位观测三者结合对比参照,其结果基本满足误差要求,故证明双曲线法符合围堤沉降的实际情况,从而能更好的对围堤进行工后沉降预测,方便后续工程的设计;最后,采用FlAC3D软件,对填海围堤进行数值模拟分析,分析填海围堤在不同的荷载条件下其应力与位移的变化情况,把围堤地基土的沉降形象直观的展现出来,同时用模拟软件与各类方法结合,对围堤在各种条件下进行工后沉降预测。