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软土在我国沿海及内陆江、河、湖泊地区广泛分布,普遍具有高含水率、高压缩性和孔隙比较大等主要特征。软土地基具有承载能力低、沉降量大、固结完成时间长等不利工程特性,在其上建造构筑物广泛存在软土地基沉降问题。因此深入了解软士的工程特性、探讨软土地基的处理方法及沉降发展规律,利用地基沉降的实测数据,选取合理的预测模型及方法预测地基的后期沉降,具有重要的理论与工程实际意义。
本文在前人工作基础上,通过调查研究、室内外测试、数值分析、理论计算和现场检测,研究了南京江北滨江大道的软土工程特性、软土地基处理方法及处理效果,主要成果如下:
(1)通过资料收集,分析了软土的分布、成因、沉积特征、物质组成及其微观结构特征。分析表明南京江北滨江大道软土的分布广且厚度大,具有河流漫滩相沉积的特点,常夹有较多的粉土、粉细砂薄层;软土的主要矿物成分为伊利石和绿泥石;软土的微观结构主要为粒状链接结构、絮状链接结构和粘土基质结构。
(2)采用数理统计分析方法对大量的软土原位测试成果及室内试验成果进行统计分析,表明软土具有典型的软土特征:高含水量、高压缩性、低渗透性、低抗剪强度、高灵敏度等,其物理力学性质指标变异系数较小,而原位试验指标变异系数则相对较大;并确定了软土的主要物理、力学性质参数:含水率ω为24.9%~54.1%;密度为1.68~2.04 g/cm3;孔隙比e为0.875~1.469;压缩模量E5为1.97~4.91MPa;压缩系数α为0.50~1.10 MPa-1;天然快剪凝聚力为2.8~13.1KPa,内摩擦角为4.1~15.5°;固结快剪凝聚力为3.5~16.0KPa,内摩擦角为12.9~18.8°;垂直渗透系数Kv为2.11×10-7~5.33×10-5cm/s;标贯击数1~5击;十字板剪切试验Cu为10.9~38.4KPa;静力触探试验比贯入阻力为0.18~0.48MPa;这些参数为设计及施工提供了可靠的地质依据。
(3)利用最小二乘法等基本数值分析方法,对软土物理力学性质指标间的相关性进行分析,结果表明大部分指标间相关性不强,只有含水率与孔隙比、孔隙比与密度、压缩系数与压缩模量这几对指标间具有显著的相关关系,并对相关性较密切的指标间建立了回归方程;分析了软土的主要物理力学性质指标与取样深度的关系,结果表明主要物理力学性质指标与深度的相关性不强。
(4)根据南京江北滨江大道工程软土地基的特点,通过多种软基处理方案的比选,选择了塑料排水板堆载预压法作为最终的软土地基处理方案,给出了该方案详细的设计施工方法,并布置了有效的现场检测方案。
(5)介绍了几种常见的软土路基沉降预测拟合曲线的计算模型,给出了各种曲线模型对应的参数具体的计算方法,探讨了曲线拟合法预测路基沉降的最优模型的比选标准,结合现场实测沉降资料,分别进行曲线拟合。拟合结果表明,用星野法拟合的误差比双曲线法和指数曲线法的误差都小,相关指数和相关系数也是最接近l的,说明星野法是拟合效果最好、最适合作为本工程的预测模型,也说明了用相关系数进行模型优选是可行的。
(6)通过对塑料排水板堆载预压法对南京江北滨江大道软土地基的处理效果分析,分析表明软土各项物理力学性质指标均有很大程度的改善,达到了预期的目的,证明了此工程采用该方法处理软土地基效果显著。