新近吹填淤泥地基真空固结理论与强度增长计算方法及加固新技术研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gdcjr
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
新近吹填淤泥是指原位海积或湖积淤泥经水力重塑和颗粒重新分选后、土颗粒自重沉积尚未完成、颗粒结构极松散、含水率极高(85%-150%、甚至大于150%)、处于悬浮状态或流动状态的吹填淤泥。该类地基目前主要采用“二次处理技术”进行加固—即‘先采用浅表层快速加固技术(属于无砂垫层真空预压技术)对新近吹填淤泥地基浅表层土体进行预处理30天的同时,水力吹填厚度为1.0m左右的中(粉)细砂垫层并机械铺设(吹填)厚度为0.5m左右的中粗砂排水垫层,待真空恒载满45天后卸载,此时的地基便能作为承载排水板施工设备的工作平台,然后采用传统真空预压技术或真空联合堆载预压技术对地基深层土体进行处理”。新近吹填淤泥地基须进行二次处理的主要原因有两方面:(1)新近吹填淤泥地基承载力为零,无法直接承受任何地基处理施工机械设备(如推土机、插板机等);(2)新近吹填淤泥中黏粒(d≤0.005mm)含量高、白重落淤慢,强亲水矿物含量高、土体所吸附的结合水多。现行规范中塑料排水板的相关性能指标(包括排水性能指标和材料强度指标)与新近吹填淤泥这种固有的工程特性不相适宜。工程实践表明,后一方面的原因直接导致:新近吹填淤泥地基浅表层快速加固过程中,竖向排水井的淤堵问题非常严重,排水效率急剧降低;竖向排水井之间的土体强度很不均匀,土体强度增长十分有限;地基有效加固深度小、承载力低;地基表面形成许多以竖向排水井为中心的“土柱”,不均匀沉降非常明显。因此,经典的砂井地基固结理论和目前已有的砂井地基强度增长计算方法不完全适用于该类地基。本文首先对中国大陆不同区域的新近吹填淤泥的工程特性进行了系统、全面地总结和分析,并依托实际工程开展了不同形式真空预压排水系统现场对比试验研究,探讨了该类地基的负压传递特性及分布模式,建立了相应的真空固结理论;然后,针对该类地基的排水固结特点,推导出其土体强度增长计算公式,并通过实际工程对其合理性进行了验证;最后,针对上述二次处理的两方面真正原因,有针对性地开展了试验研究,研发出了新型大面积砂被垫层工艺技术和新近吹填淤泥地基加固新技术,为新近吹填淤泥地基成功实现一次性排水固结处理的提供了新思路。本文的研究结论概括如下:(1)中国大陆不同区域的新近吹填淤泥是疏浚淤泥处于动水沉积阶段和静水沉积阶段的产物,沉积于出水口附近及远离出水口的区域,由较细颗粒物质和极细颗粒物质组成,其孔隙特征主要以孤立孔隙和粒间孔隙为主,其微观结构特征主要以紊流状和粒状镶嵌结构为主。新近吹填淤泥中的黏粒(d<0.005mm)含量和强亲水矿物(伊利石、蒙脱石)含量都偏高;含水量均大于90%,且均大于1.5倍的液限;孔隙比均大于2.0;塑性指数基本大于20;液性指数基本大于2.0。这种极差的工程特性直接致使新近吹填淤泥地基采用传统真空预压技术加固(包括浅表层快速加固技术)时的固结变形特点与一般软基存在较大的差异,宏观上主要表现为竖向排水体出现严重的“弯折”现象以及细土颗粒向竖向排水体周围移动出现严重的“土柱”现象。(2)新近吹填淤泥地基采用传统真空预压技术(包括浅表层快速加固技术)加固过程中,整个排水系统内的负压损失程度较严重,最严重的高达57%;负压从竖井向其周围土体传递过程中的损失程度也非常严重,至少为67%。这是新近吹填淤泥地基真空预压加固后土体强度增长有限的主要原因。而且,新近吹填淤泥地基真空预压加固过程中,排水边界处的负压是非均匀分布的,水平排水垫层中的负压可考虑为随时间变化的线性衰减模式,而竖向排水体中的负压可考虑为随时间变化的非线性衰减模式。基于此建立了负压非均匀分布边界条件下的真空固结理论,并相应地给出了解析解。(3)基于有效应力原理和应力路径法对新近吹填淤泥地基排水固结的强度增长机制进行了定性分析,分析结果表明:地下水位线以上土体的强度增长规律和地下水位线以下的土体的强度增长规律是不尽相同的。并基于有效应力唯一性理论推导出新近吹填淤泥地基排水固结的强度增长计算公式,该计算公式全面考虑了真空荷载及其沿深度方向的衰减程度、外加荷载、地下水位等因素的影响,且依托实际工程对该计算公式进行了验证:按不排水剪强度考虑时,平均误差为8.0%;而按破坏面上的强度考虑时,平均误差为3.2%,因此,计算精度能满足工程要求。(4)新型大面积砂被工作垫层是一种大型的空间立体式结构,为透水性结构,包括扁平结构体、侧向复合式柔性结构体以及柱状结构体(流泥地基中无需设置)。该结构与下卧浮(流)泥地基构成一个整体的、具有较高承载力的承力体系,可以作为深层排水板施工设备的工作平台。该类垫层地基的承载机理主要体现为:似壳体效应(包括应力扩散效应与表层封闭效应)、侧向封闭效应(即侧限作用)、排水固结作用和竖向加筋作用(流泥地基中无该项作用)。该类垫层地基的破坏形式呈冲剪破坏特征。方案7(方案7/)(编织土工布规格为280g/m2)是最佳方案。基于推导出的承载力估算公式进行计算可知,方案7/垫层地基的临塑荷载为Pcr=146.4kPa。该类垫层地基服役过程中,需要做好插板施工过程中的清泥措施和排水措施。(5)现行规范中塑料排水板的相关性能指标(包括排水性能指标和材料强度指标)与高黏粒含量新吹填淤泥固有的工程特性不相适宜、且目前的真空预压设计时采用过快的真空荷载加载速率致使“土柱”现象过早的形成,这两方面共同导致了“新近吹填淤泥地基浅表层快速加固后,土体强度增长有限、有效加固深度小以及承载力仍无法满足建设用地需求。室内试验研究结果表明:新近吹填淤泥地基可采用由中等等效孔径(如O95为0.15mm)的反滤层和抗弯折性强的芯体组成的竖向排水体作为竖向排水系统,以较快的真空荷载加载速率进行分级真空预压加固,从而实现一次性排水固结处理的目的。
其他文献
关于三溴合剂的防腐问题,我们试用了阳离子界面活性剂杂氮类中最常用的氯化苯甲烃铵(Benzlkonium Chloride),化学名为氯化烃基二甲基苄銨(Alkyl Dimethyl Benzylammonium Chl
期刊
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
水分利用效率、光能利用率、碳利用效率能够量化生态系统的光合和呼吸效率,是衡量生态系统固碳水平及潜力的重要参数。本文基于甘肃省会宁县半干旱区野外观测站2015-2016年两个生长季的涡度相关数据和气象环境数据,对农田生态系统不同时间尺度的碳水通量、碳、水、光能利用效率变化规律及环境因子对碳、水、光能利用效率的影响进行了分析,并探究了在不同气象条件及土壤水分条件下碳、水、光能利用效率的响应。主要结果如
区域农业经济空间结构是自然、经济、社会、生态等要素空间格局在一定地域上的综合反映。通过对区域自然、社会、经济等要素的综合特征的研究,可以较为精确地反映出区域农业
ue*M#’#dkB4##8#”专利申请号:00109“7公开号:1278062申请日:00.06.23公开日:00.12.27申请人地址:(100084川C京市海淀区清华园申请人:清华大学发明人:隋森芳文摘:本发明属于生物技
重庆的连晴高温,让小编们上下班变得异常“痛苦”,不过办公室凉爽的空调,也让小编们在为读者们精心做稿时,多了一分惬意的感觉。这期上市的时候,跟着就是北京奥运会了,全国各地的读者朋友们是否和小编们一样期待北京奥运会的到来呢?悄悄地告诉大家一声,《电脑迷》可是派出了小编观看开幕式哦!更多的精彩留到下期再说!
针对基本蚁群算法(ACO)易陷入局部最优和收敛速度慢的特点,提出了一种在复杂静态环境下移动机器人路径规划的蚁群优化改进算法。该算法通过限制信息素的范围,扩大了搜索范围,
随着教育改革的不断深化和社会发展对教育的深层次要求,社会对教师这个职业的要求越来越高,教师专业化发展成为必然趋势。作为我们教师要深刻认识到教师专业化发展的必要性和
近年来,随着越来越多的地铁盾构隧道投入运营,出现的问题也越来越多。鉴于今后城市运营地铁盾构隧道安全问题的重要性,文章对运营阶段地铁盾构隧道的结构安全评价指标进行了
《习近平新时代中国特色社会主义思想三十讲》以“立足时代之基、回答时代之问的科学理论,系统完备的科学体系、特色鲜明的理论品格,经过实践检验、富有实践伟力的强大武器”等
报纸