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在滨海地区进行工程建设时,由于建设场地常常是深厚粉土环境,其工程特性一般表现为含水量大、强度低、压缩性大、透水性大、地区土性差异大等特点。深基坑开挖后形成的基坑边坡,在降雨、施工荷载等因素的影响下,抗剪强度降低,基坑边坡易发生坍塌破坏。为解决基坑开挖稳定性问题,工程上常需要对基坑边坡范围内的土体进行特殊加固处理,而化学改良是其中较为有效的方法之一。本文通过直剪试验研究不同改良剂、不同掺量下改良粉土的抗剪强度,采用有限元法研究不同固坡型式下化学改良边坡的稳定性以及化学改良-井点降水耦合下边坡的稳定性,并对不同固坡方案进行了综合比较。论文主要研究工作及取得的成果如下:
(1)选取石灰、水玻璃、硅微粉、木质素磺酸钙四种化学改良剂,进行不同掺入量下粉土改良强度试验,结果表明:改良剂为石灰或硅微粉时,粉土抗剪强度随着掺量的增加而增大;而改良剂为水玻璃或木质素磺酸钙时,粉土抗剪强度随着掺量的增加呈现出先增大后减小的趋势。在四种不同改良剂中且在所研究的三个掺量范围内,石灰和水玻璃对粉土的抗剪强度提高较大,而硅微粉和木质素磺酸钙对粉土的抗剪强度提高幅度较小。
(2)提出了均匀遍布、坡脚定点墩和等距钻孔三种化学改良固坡型式,并采用有限元方法分析了不同固坡型式下化学改良边坡在暴雨工况下的边坡渗流特性、位移时空变化规律及稳定性变化情况,结果表明:三种固坡型式均存在一界限尺寸,当尺寸小于界限尺寸时,尺寸的变化对边坡稳定性影响较大;当尺寸超过了界限尺寸时,尺寸变化对边坡稳定性影响较小。
(3)考虑抗渗性、稳定性及经济性三方面,对坡脚定点墩式、等距钻孔式及均匀遍布式三种固坡方案进行了比较,其中,均匀遍布式固坡方案抗渗性最好、稳定性提高效果居中但造价最高;坡脚定点墩式固坡方案提高效果最好、造价最低但抗渗性一般;等距钻孔式固坡方案抗渗性及稳定性提高效果一般,造价居中。
(4)对化学改良-井点降水耦合下边坡稳定性进行了分析,研究了不同降水深度条件下边坡渗流特性、稳定性系数变化情况及临界滑动面发展变化规律。结果表明:当井点降水深度在某一范围时,井点降水深度的增加对提高边坡稳定性效果较好,但当降水深度达到一定值时,增加井点降水深度对提高边坡稳定性作用不大;通常情况下,固坡型式尺度增加对改良边坡稳定性系数的影响较大,但当尺度增大到一定值时,对稳定性系数提高效果不明显。
(1)选取石灰、水玻璃、硅微粉、木质素磺酸钙四种化学改良剂,进行不同掺入量下粉土改良强度试验,结果表明:改良剂为石灰或硅微粉时,粉土抗剪强度随着掺量的增加而增大;而改良剂为水玻璃或木质素磺酸钙时,粉土抗剪强度随着掺量的增加呈现出先增大后减小的趋势。在四种不同改良剂中且在所研究的三个掺量范围内,石灰和水玻璃对粉土的抗剪强度提高较大,而硅微粉和木质素磺酸钙对粉土的抗剪强度提高幅度较小。
(2)提出了均匀遍布、坡脚定点墩和等距钻孔三种化学改良固坡型式,并采用有限元方法分析了不同固坡型式下化学改良边坡在暴雨工况下的边坡渗流特性、位移时空变化规律及稳定性变化情况,结果表明:三种固坡型式均存在一界限尺寸,当尺寸小于界限尺寸时,尺寸的变化对边坡稳定性影响较大;当尺寸超过了界限尺寸时,尺寸变化对边坡稳定性影响较小。
(3)考虑抗渗性、稳定性及经济性三方面,对坡脚定点墩式、等距钻孔式及均匀遍布式三种固坡方案进行了比较,其中,均匀遍布式固坡方案抗渗性最好、稳定性提高效果居中但造价最高;坡脚定点墩式固坡方案提高效果最好、造价最低但抗渗性一般;等距钻孔式固坡方案抗渗性及稳定性提高效果一般,造价居中。
(4)对化学改良-井点降水耦合下边坡稳定性进行了分析,研究了不同降水深度条件下边坡渗流特性、稳定性系数变化情况及临界滑动面发展变化规律。结果表明:当井点降水深度在某一范围时,井点降水深度的增加对提高边坡稳定性效果较好,但当降水深度达到一定值时,增加井点降水深度对提高边坡稳定性作用不大;通常情况下,固坡型式尺度增加对改良边坡稳定性系数的影响较大,但当尺度增大到一定值时,对稳定性系数提高效果不明显。