堆載預(yù)壓條件下砂井地基三維固結(jié)特性研究.pdf

1、軟基處理是巖土工程中的一個(gè)難點(diǎn)，其處理方法有多種。其中排水固結(jié)法是行之有效的方法之一。但在目前的工程設(shè)計(jì)中，為簡(jiǎn)化計(jì)算，常將每根柱狀的單個(gè)砂井（方形布置時(shí)為四棱柱，六邊形布置時(shí)為六棱柱）的影響范圍簡(jiǎn)化為一個(gè)等面積的圓柱，并采用瞬時(shí)加載條件下軸對(duì)稱單井地基的固結(jié)理論。此外，對(duì)工程上常見的未打穿砂井地基，也普遍采用根據(jù)砂井長(zhǎng)度、未打穿壓縮層厚度及其固結(jié)度加權(quán)平均確定整個(gè)地基固結(jié)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。事實(shí)上，無論是單個(gè)砂井或者群井地基中的一個(gè)砂井

2、，其滲流和固結(jié)都是三維的，并且，群井地基中的各個(gè)單井之間也可能相互影響，產(chǎn)生群井效應(yīng)。顯然，研究比較上述簡(jiǎn)化方法與實(shí)際之間的差異，對(duì)完善砂井地基設(shè)計(jì)理論具有重要的意義。本文以三維Biot固結(jié)理論及其有限單元法的相關(guān)理論為依據(jù)，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)瞬時(shí)和多級(jí)堆載條件下打穿和未打穿單、群井（包括排水板）地基的固結(jié)特性進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析研究。主要內(nèi)容如下： ㈠對(duì)于打穿砂井。①對(duì)于方形和正六邊形布置的砂井，實(shí)際的三維砂井和簡(jiǎn)化的等效軸對(duì)稱

3、砂井計(jì)算出的固結(jié)度均無明顯的差異，由此可見，在工程設(shè)計(jì)中采用等效方法是可行的；②對(duì)于方形布置的排水板，實(shí)際的三維砂井和簡(jiǎn)化的等效軸對(duì)稱砂井計(jì)算出的固結(jié)度均有明顯的差異，并且等效方法嚴(yán)重低估了地基的固結(jié)度；③將排水板等效為圓形砂井時(shí)，換算系數(shù)α的大小對(duì)砂井的固結(jié)度沒有明顯的影響；④對(duì)單個(gè)砂井，雖然有限元法是在自由應(yīng)變條件下推出的，但同一水平面內(nèi)不同位置處計(jì)算出的沉降量差別很小。由此可見，將單個(gè)砂井簡(jiǎn)化為等應(yīng)變條件是可行的。 ㈡對(duì)于

4、未打穿砂井。①打穿砂井地基的固結(jié)度與砂井范圍內(nèi)土層的相對(duì)固結(jié)度之間僅有細(xì)小的差異。鑒于此，在評(píng)價(jià)砂井范圍內(nèi)土層的固結(jié)特性時(shí)，可以忽略其下未打穿壓縮層的影響；②砂井底面以下未打穿壓縮土層由有限元法計(jì)算出的固結(jié)度總是遠(yuǎn)小于由常規(guī)方法計(jì)算出的固結(jié)度，并且壓縮層厚度越小，兩者之間的差別越大；③就整個(gè)地基的固結(jié)度而言，常規(guī)方法計(jì)算出的結(jié)果總是高于有限元法。并且，砂井范圍內(nèi)土層和其下未打穿壓縮層的厚度越大，兩者之間的差別也越大；④只有當(dāng)砂井底面以下