土工織物充填管狀袋制作、堆積中的若干問題研究.pdf

1、由于砂石料等自然資源越來越難于獲得，應用傳統(tǒng)的海岸和河岸結構物進行建造和維護變得非常昂貴，土工織物充填管狀袋具有就地采用當?shù)赜倌嗪驮O備進行施工建設，可降低工作量、縮短施工周期、節(jié)省工程費用和減少環(huán)境污染等優(yōu)點；同時，在環(huán)境工程領域，相對于將疏浚材料、瀉湖沉積物、工業(yè)廢物和受污染物等土工材料簡單地暴露于空氣中進行脫水，用土工織物包裹細質級材料所構成的脫水用土工織物管狀袋還可以節(jié)省成本，達到較快脫水和固結。 土工織物充填管狀袋是利用

2、土工織物制作成管狀，向其內充填以疏浚材料或泥漿等制成的土工特種材料。土工織物充填管狀袋已在海岸防護、抗洪搶險、沼澤地修復、沖刷防治、填海造陸和垃圾處理等海岸和環(huán)境工程領域得到了越來越廣泛的應用。利用土工織物充填管狀袋還可以構筑堤防、丁壩和砂丘等結構物，土工織物充填管狀袋技術正在國內外各項工程中發(fā)揮著重要作用。 在土工織物充填管狀袋的制作和堆積中，還存在著許多亟待解決的問題，如：在其制作時，當充填物為泥漿時的力學性能、當充填物為高

3、含水粘性土時的沉積和固結性能;在其堆積時，土工織物充填管狀袋的力學性能以及構筑的海岸結構物在浪、流作用下的穩(wěn)定性等。這些問題涉及土工織物的材料特性、充填物的力學特性、地基土的本構模型和外界浪、流等。本論文在研究中主要進行了以下幾方面的工作：(1)對土工織物充填管狀袋在海岸工程和環(huán)境工程領域的應用進行了介紹，并對20世紀50年代以來國內外對其應用的工程項目及相關應用文獻也作了闡述。綜述了國內外對土工織物充填管狀袋在制作和堆積時的力學性能、

4、固結性能和穩(wěn)定性的理論研究、試驗研究和數(shù)值模擬方面的研究現(xiàn)狀，并對這些解決力學性能、固結性能和穩(wěn)定性的已有方法和理論進行了分析比較。 (2)通過分析計算橢圓積分方程，研究了充填泥漿的土工織物充填管狀袋的力學性能，求解得出其周向拉力和充填后的形狀，繪制了周向拉力、形狀與底部壓力關系的設計圖譜，并針對這些設計圖譜，進行了數(shù)據(jù)處理，回歸了周向拉力、形狀與底部壓力關系的公式。 (3)對充填高含水粘性土的土工織物充填管狀袋的沉積和

5、大變形固結性能進行了理論研究和數(shù)值模擬技術研究。在沉積過程中，建立了以土——水混合物的孔隙率為控制變量的一階非線性雙曲型波動方程，研究認為該過程是一個出現(xiàn)激波的過程；在固結過程中，本文認為該過程屬于自重固結，可利用Gibson等人開創(chuàng)的大變形固結理論進行分析。研究認為：可以分別應用有限體積法和有限差分法進行沉積和大變形固結的數(shù)值模擬。 (4)基于充填泥漿的土工織物充填管狀袋的形狀計算結果，進行了土工織物充填管狀袋堆積時的力學性能

6、研究。土工織物充填管狀袋堆積時的力學性能較為復雜，它涉及土工織物的材料特性、充填砂土和地基土的本構關系，本文應用大型通用有限元軟件ABAQUS，建立二維完整有限元裝載模型，進行數(shù)值模擬。研究結果表明：土工織物的最大周向拉力出現(xiàn)在充填階段。 (5)對土工織物充填管狀袋作為離岸潛堤的堤心構筑的海岸結構物的穩(wěn)定性和透射性能進行理論分析。這一新型離岸潛堤與傳統(tǒng)的離岸堤相比，不僅具有減小波浪力的作用，還具有經(jīng)濟和美觀的功能，可應用于海岸線