考虑蠕变的人工岛护岸沉降预测

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沿海城市土地资源稀少,为满足经济建设的需要,越来越多的沿海城市采取填海造地的方式来满足用地需求。由于填海造地工程的地基普遍为软土地基,因此会面临长期沉降的问题。目前关于软土地基沉降的研究中,大多只考虑了主固结沉降,而忽视了软黏土蠕变变形对沉降的影响,导致地基实际产生的沉降量超过了之前的预测值,给工程后续的正常运行带来不便。因此在研究软土地基沉降变形问题上,考虑软土蠕变变形是很有必要的。本文以大连某人工岛斜坡式护岸工程为依托,以护岸地基中软黏土为研究对象,基于室内三轴蠕变试验,研究了软黏土的蠕变变形特点,并采取数值模拟的方式对软黏土蠕变试验中的蠕变变形进行计算,验证了数值模拟方法的适用性。对人工岛护岸地基的沉降变形进行计算,对比实际监测数据,说明考虑蠕变变形的必要性。最后预测了该人工岛护岸地基未来的沉降。主要研究内容包括以下几个方面:(1)基于软黏土的室内三轴蠕变试验,利用“陈氏法”对试验数据进行处理,分析了软黏土的蠕变变形规律,研究表明软黏土的应力与应变等时曲线呈现出明显的线性,蠕变变形表现出衰减稳定型的特点。选取元件模型中能反应软黏土黏弹塑性变形特性的Cvisc蠕变本构模型,对软黏土蠕变试验的应变-时间变化曲线进行拟合,拟合效果良好,证明了该蠕变模型的可靠性。(2)为验证数值模拟软件FLAC3D的有效性,针对蠕变试验中软黏土的蠕变变形进行数值模拟,将数值模拟的结果与试验曲线和拟合曲线共同进行对比,验证了此数值模拟方法在计算该地基软黏土蠕变变形上的适用性。(3)在以上研究的基础上,针对该人工岛护岸的软土地基开展长期沉降计算。建立了数值模型,研究了地基中不同深度土层的超孔压消散的规律,分析出导致地基沉降的主要土层为黏土层和粉质黏土层。分析了考虑软黏土蠕变变形与不考虑软黏土蠕变变形两种计算结果,并将数值模拟结果与实际监测数据进行了对比,证明在软土地基沉降计算时,考虑软黏土蠕变变形是很有必要的。(4)利用数值模拟方法,在考虑软黏土蠕变变形的情况下,对该人工岛护岸地基未来10年的沉降进行了预测。发现10年后地基沉降量最大的区域发生在护岸右侧,地基深部土体中的超孔压在10年时间内并没有完全消散。此后,蠕变沉降将会是护岸地基沉降的主要部分。
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