吹填淤泥固結(jié)特性與地基處理試驗(yàn)研究.pdf

1、目前,在大面積圍海造陸工程中,廣泛采用海底淤泥作為吹填材料,吹填淤泥的的工程性質(zhì)極差,給后續(xù)地基處理帶來相當(dāng)大的技術(shù)難度。由于吹填淤泥的特殊性,以往關(guān)于軟土的固結(jié)特性、強(qiáng)度增長(zhǎng)理論和地基加固方法不能直接應(yīng)用到吹填淤泥中。
　　 本文在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,通過模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析,對(duì)吹填淤泥在自重和荷載作用下的固結(jié)特性及其地基處理技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究,主要工作如下:
　　 (1)基于以往的試驗(yàn)和工程實(shí)測(cè)資料,從沉積

2、特征、物質(zhì)組成、微觀結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)等方面,對(duì)吹填淤泥和天然軟土的工程性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析,為進(jìn)一步了解和研究吹填淤泥的固結(jié)特性和地基處理技術(shù)提供依據(jù)。
　　 (2)開展吹填淤泥及其地基處理方法的模型試驗(yàn)研究,分析吹填淤泥的含水量、濕密度、孔隙比、抗剪強(qiáng)度等物理力學(xué)參數(shù)在自然沉積過程中的變化規(guī)律。將吹填淤泥自然沉積過程分為兩個(gè)階段,第一階段是以細(xì)顆粒絮凝下沉為主的自然落淤階段,該階段歷時(shí)短,土體物理力學(xué)性質(zhì)提升顯著；第二階

3、段以自重固結(jié)為主,歷時(shí)長(zhǎng)且土體性質(zhì)變化緩慢。通過模型試驗(yàn),對(duì)比分析不同水平排水體和豎向排水體對(duì)地基處理效果的影響,提出使用整體式寬板和砂墊層作為豎向和水平排水通道,地基加固效果最好。
　　 (3)在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步尋求經(jīng)濟(jì)合理的加固方法,開展新近吹填淤泥地基處理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。對(duì)比分析不同真空預(yù)壓加固方案的地基處理效果,研究抽真空引起吹填淤泥地表和深層沉降、孔隙水壓力以及土體物理力學(xué)性質(zhì)的變化,并分析在真空壓力下吹填土與海

4、相淤泥各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的不同變化規(guī)律。提出吹填淤泥淺層加固技術(shù),采用薄砂墊層或無砂墊層技術(shù)快速提高吹填層的承載能力。
　　 (4)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),討論了新吹填淤泥地基淺層加固設(shè)計(jì)與施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題。詳細(xì)闡述了改進(jìn)的無砂墊層真空預(yù)壓淺層加固技術(shù)在新吹填淤泥地基快速加固工程中的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)。該技術(shù)具有工期短、造價(jià)低的特點(diǎn),能滿足淺層加固的承載力要求。
　　 (5)在拉格朗日坐標(biāo)系下建立以超靜孔壓為控制變量的一維大變形固結(jié)微

5、分方程,固結(jié)方程中引入指數(shù)函數(shù)模型考慮吹填淤泥的滲透非線性和壓縮非線性,利用有限差分法對(duì)方程進(jìn)行求解。得出吹填淤泥地基在自重和荷載作用下超靜孔壓和固結(jié)度隨時(shí)間的變化規(guī)律,并與傳統(tǒng)的小變形固結(jié)理論進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 (6)分析吹填淤泥在固結(jié)過程中的強(qiáng)度增長(zhǎng)機(jī)理。由部分排水剪切試驗(yàn)得出吹填淤泥的凝聚力和內(nèi)摩擦角隨固結(jié)度的增長(zhǎng)規(guī)律,結(jié)合沉降與時(shí)間的關(guān)系提出估算吹填土抗剪強(qiáng)度的方法,將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了該方法對(duì)預(yù)測(cè)吹