软土地基处理历来是岩土工程的技术难题,如何能够经济高效地提高软土体的固结排水效率,同时,又要对周边环境造成的影响降到最低,这是每一个从事软土地基处理的岩土工程技术人员需要考虑的问题。传统的井点降水技术可以迅速降低软土层内部的地下水位,从而可以用于防止软土基坑发生土体渗透破坏。论文利用井点降水技术的优势,同时结合传统的砂井地基方法,创造性地提出了一种虹吸排水联合堆载处理软土的方法,并对相关问题开展了理论分析和模型试验研究。(1)针对软土渗透系数小而虹吸排水能力强的特性,将竖向排水体打穿软土层的渗流问题处理为定降深完整井抽水非稳定流问题,通过理论推导,获得了定降深完整井抽水非稳定流问题中,水位和流量的近似解,对比表明所推求的近似解与严格的解析解吻合较好,在实际的定降深抽水工程应用中,获得的降深和流速变化也与实测数据吻合。(2)在非稳定井流理论的基础上,针对软土虹吸排水技术特性,提出了不考虑越流的潜水完整井定降深非稳定井流模型,并采用Boltzmann变换,得到了该数学模型的解析解,可以描述软土在虹吸排水过程中,地下水位降深变化和虹吸流量变化,对比经典解析解结果和试验测试结果,表明所提出的解析解误差较小,能满足工程应用的需求。(3)采用物理模拟方法,研究了应用虹吸排水联合堆载后软土内部孔隙水压力、地表沉降以及排水流量的变化特性,通过与传统砂井地基固结理论计算得到的孔隙水压力和沉降变化进行对比,表明采用虹吸排水联合堆载预压处理地基时,土体内部以径向渗流固结为主,该方法通过降低塑料排水板中的水位,促进软土中地下水渗流,可以提高土体排水速率,且渗流方向由上而下,与土体自重方向一致,可加速土体的固结沉降。(4)通过对比分析虹吸排水联合堆载固结方法与无堆载下虹吸排水固结模型试验,以及无虹吸作用下的堆载固结模型试验中孔隙水压力、固结度以及竖向排水体中的流量变化,表明所提出的虹吸排水联合堆载固结方法可以更快提高土体强度,在实验室尺度下,采用虹吸排水可以缩短土体固结时间约为20%。有堆载情况下,最终的地表沉降和沉降差均大于无堆载下虹吸排水固结试验结果,而沉降和孔隙水压力的稳定时间相近,表明堆载作用无法提高土体的排水效率,但堆载作用使土体更加密实。说明虹吸排水联合堆载技术具有明显的优势。(5)开展了虹吸排水群井模型试验,分别进行了单井、双井以及三井模型试验,通过对土体底部孔隙水压力、土体表面沉降以及排水板内虹吸流量的变化分析,表明群井条件下的孔隙水压力、沉降达到稳定的时间显著小于单井条件下达到稳定的时间。(6)应用水动力学理论,采用颗粒沉降模型,对土柱在虹吸水流作用下的运动特性进行了分析,表明土柱容易在虹吸管弯曲圆弧段形成淤堵,可以通过减小虹吸管弯曲圆弧段半径、降低虹吸管出水口高度以及减小虹吸管长度,达到减小淤堵。