層狀砂井地基固結(jié)分析及其工程應(yīng)用.pdf

1、排水固結(jié)預(yù)壓法加固軟土地基是常用且經(jīng)濟(jì)的一種軟土地基處理方法,砂井(包括塑料排水板等豎向排水通道)常被用來(lái)加速軟土地基的固結(jié).隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)水平的提高,一些工程建筑物對(duì)工后變形的要求越來(lái)越高.砂井地基的設(shè)計(jì)也相應(yīng)地從控制穩(wěn)定為主轉(zhuǎn)為控制變形為主.為適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變,本文對(duì)層狀砂井地基的固結(jié)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,在砂井地基固結(jié)理論的基礎(chǔ)上提出了實(shí)用設(shè)計(jì)方法.論文主要展開(kāi)了如下幾個(gè)方面的研究工作:(1)、對(duì)現(xiàn)有簡(jiǎn)單未打穿砂井地基的固結(jié)理

2、論進(jìn)行了探討,并對(duì)其滲透面上的連續(xù)條件進(jìn)行了改進(jìn),使之能夠反映孔壓沿徑向分布,在豎直方向上的孔壓分布也更為合理.用現(xiàn)有簡(jiǎn)單未打穿砂井地基固結(jié)解答,本文解答及有限元數(shù)值解對(duì)一工程算例分析表明,本文解計(jì)算結(jié)果更接近有限元數(shù)值解結(jié)果,反映了砂井地基固結(jié)的基本規(guī)律.基于廣義Viogt流變模型,提出了排水砂井未貫穿的均質(zhì)地基的粘彈性固結(jié)分析方法.(2)、將現(xiàn)有砂井地基固結(jié)理論由雙層砂井地基、簡(jiǎn)單未打穿砂井地基推廣到成層砂井地基.可以考慮砂井打設(shè)區(qū)

3、和下臥層均為多層的情況,具有更廣泛的應(yīng)用性.根據(jù)其求解原理,將該解答編制成應(yīng)用程序.(3)、利用疊加原理,推導(dǎo)了變荷載作用下成層砂井地基的固結(jié)解答.該解答可以考慮加載對(duì)時(shí)間導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的情況,如荷載突變,或?qū)r(shí)間導(dǎo)數(shù)左右不相等.通過(guò)數(shù)學(xué)變換,得到了真空堆載聯(lián)合預(yù)壓的固結(jié)解答.研究表明,土層固結(jié)越快,加載歷時(shí)對(duì)其平均固結(jié)度的影響越大;加載時(shí)間相對(duì)較短時(shí),加載情況對(duì)加載期內(nèi)平均固結(jié)度影響較大,對(duì)后期幾乎沒(méi)有影響.在一般設(shè)計(jì)中可將多級(jí)加載轉(zhuǎn)換為

4、簡(jiǎn)單的線性加載進(jìn)行后期固結(jié)度的計(jì)算.(4)、對(duì)砂井地基在半透水邊界條件下的固結(jié)問(wèn)題進(jìn)行了研究,給出了雙層砂井地基、簡(jiǎn)單未打穿砂井地基、成層砂井地基在半透水邊界條件下的具體解答.對(duì)算例分析表明邊界條件對(duì)砂井地基固結(jié)的影響較大,半透水參數(shù)對(duì)其相鄰?fù)翆拥墓探Y(jié)影響比遠(yuǎn)離該邊界的土層的固結(jié)大得多.在砂墊層表面排水不暢或下臥層底部存在不完全排水通道時(shí),應(yīng)考慮半透水邊界.(5)、提出考慮初始孔壓非均勻分布,土層前期固結(jié)應(yīng)力影響及固結(jié)過(guò)程中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)

5、系的非線性固結(jié)分析方法.將土層細(xì)分、時(shí)間分段方法,使得細(xì)分土層在一時(shí)間段上近似線彈性體,結(jié)合解析解理論,逐個(gè)時(shí)間段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行固結(jié)分析即可獲得砂井地基的非線性.算例分析表明土層細(xì)分和時(shí)間離散是有效的.(6)、將本文理論應(yīng)用于工程實(shí)際,提出了基于本文理論的實(shí)用砂井地基設(shè)計(jì)方法,以及根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料確定砂井地基平均固結(jié)度的方法.考慮砂井地基的成層性及平均固結(jié)度沿深度并非均勻分布,提出層狀砂井地基工后計(jì)算方法.依據(jù)層狀砂井地基固結(jié)理論,利用最小