超软吹填土地基真空预压加固改进机理及沉降预测研究

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1、超软吹填土地基真空预压加固改进机理及沉降预测研究ConsolidationTheoryandSettlementPredictionofImprovedVacuumPreloadingMethodforUltra-SoftHydraulicReclamationFoundation一级学科：土木工程学科专业：岩土工程研究生：刘景锦指导教师：郑刚教授天津大学建筑工程学院二零一七年五月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要随着公共交通基础设施大规模的开发建设，土地资源紧缺问题已经成为世界范围

3、内共同关注的一个重要工程问题。为实现大面积陆域的增加，围海造陆逐渐成为利用海洋资源解决工程用地问题的重大举措。目前的吹填造陆区域以利用周边港池及航道的废弃疏浚土料吹填为主而形成。疏浚土料本身颗粒细密，加之吹填过程中的水力分选作用，导致吹填形成地基土上部为具有一定厚度的超软土。这一类具有超高含水率和较高浮泥含量的超软土地基，土体本身黏土颗粒细小，固结系数较小，渗透性能较差，特别是土体颗粒之间没有形成稳定结构，进行常规真空预压处理时，往往加固效果十分有限。如何实现对于此类具有高含水率超软土地基的快速固结，解决目前面临的工期长、加固效果不明显等严峻的工程问题，成为真空预压领域的一个重要研究方向。

4、本文围绕天津滨海地区吹填形成的超软土地基处理工程，针对目前传统真空预压技术应用于具有超高含水率和浮泥含量较大的新近吹填超软土地基时，存在需二次插板、设置砂垫层等处理工期长、耗能量高且加固效果不明显等问题开展研究，主要研究内容及取得成果如下：（1）针对天津地区本身的沿海区域特性，进行以天津滨海地区高含水率超软土地基为研究对象的一系列模型试验研究和微细观结构测试，从内因、外因两方面入手，根据土体颗粒级配组成（内因）和真空预压加载方式（外因），进行真空预压加固改进机理的研究与分析。结果表明相同颗粒级配组成的情况下，距排水板径向距离近孔隙比小，土体内部渗透路径较少；相同真空荷载作用下，黏粒含量较高

5、土体在真空预压过程中不易在短时间内发生排水管路颗粒聚集而淤堵的现象，排水固结效果更好。（2）在高含水率超软土地基改进真空预压理论研究基础上，进行一系列真空预压加固改进措施室内模型试验研究，结合微细观结构测试，从土体结构性状渐进破坏演化过程出发，基于内、外因素的改进影响机理，通过注气增压方法、深浅层超软土同步处理方法以及无膜真空预压处理地基方法，进行了真空预压加固改进措施的研究与分析，定量揭示和评价真空预压加固改进措施，实现对于高含水率超软土地基高效环保、快速节能处理的技术研究。研究结果表明：注气增压真空预压法可以增加真空预压实施过程中土体内部的排水路径，加快排水固结的发生，缩短加固时间；深

6、浅层同步处理真空预压方法可以间歇更改土体内部颗粒I万方数据运移方向，从而减小细颗粒聚集现象的发生，同时可以提升地基土处理均匀度，有效防止土柱环绕排水板现象，避免地基土不均匀沉降的发生；无膜真空预压方法可以降低工程施工成本，达到高效环保与节能的理念，与传统相同模式下有膜真空预压方法能够达到相似的地基处理效果，可以在工程中推广应用。（3）针对真空预压法方法处理吹填超软土过程中容易出现真空荷载流失、排水板淤堵、处理地基不均匀沉降、施工环境维护困难等各种工程问题，进行详细的分析与原因探讨。在天津滨海临港工业区围海造陆区域进行了四组不同类型真空预压改进方法现场试验研究，涵盖对于真空预压地基处理过程中

7、无砂直连排水技术、淤堵层气压劈裂技术、注气增压技术、水气分流高效节能真空设备应用的改进真空预压现场试验验证和理论分析。现场试验结果表明：具有高含水率和较高浮泥含量的吹填超软土地基，采用分级加载真空预压方法和注气增压式真空预压法，可以有效地预防施工过程中土体细颗粒迁移聚集而造成排水系统淤堵现象的形成，提高真空预压最终处理效果。（4）以某大型真空预压地基处理项目的现场实例为依托，通过改进真空预压措施和方法在施工过程中的孔隙水