真空—堆载联合预压加固软基机理与沉降研究

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1、南京水利科学研究院硕士学位论文真空—堆载联合预压加固软基机理与沉降研究姓名：顾荣伟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：魏汝龙;王年香20070701摘要我国广大地区特别是东部沿海分布着大量工程性状较差的软粘土，如何合理有效的处理软土路基已经成为在这些地方建设高质量、商标准高等级公路的关键问题之一。真空一堆载联合预压法是一种较好的软基处理方法，具有施工简便，费用较低，土体固结沉降快，土体强度增长明显等优点，目前已广泛应用于我国高等级公路建设中。但对其加固机理的研究方面仍存在严重不足，为了明确加固机理，提

2、高设计和施工水平，有必要作进一步深入的研究。本文首先调查研究了真空预压、真空一堆载联合预压法的研究历史和发展现状，并从加固机理和计算方法两方面列举了国内外专家学者的研究成果。在总结前人成果的基础上，对真空预压、真空一堆载联合预压法的加固机理进行分析，认为真空预压时，抽真空降低的是土体中由大气压力引起的那部分孔隙水压力，而由自重引起的静水压力则基本不变，抽真空的过程是孔压差逐渐向土体内传递并形成真空渗流场的过程。基于这个观点，又分别从真空度传递规律、地下水位变化、正负压共同作用、加固深度等方面对加固机理进行了

3、阐述。其次，结合湖州市某高等级公路软土路基的真空一堆载联合预压加固工程，进行现场试验研究。在分析现场试验成果的基础上，对真空一堆载预压法的机理及存在的若干问题进行了研究，并对今后该地区类似工程的设计和施工提出了建议。然后，介绍了有限单元法求解Biot固结方程的过程，并简要介绍了适用于软土计算，且参数较易得的南水模型，分析了有限元计算中的若干问题。结合上述工程实例，采用南京水利科学研究院编制的、基于南水模型的CONDEP程序，进行了真空一堆载联合预压的有限元模拟计算，计算结果与实测值相符。最后，对真空预压时土

4、体的变形特性进行了应力路径分析，提出软土地基经真空预压加固后投入使用时，因为应力路径的改变而将产生后期沉降，并根据室内试验、有限元计算和实例分析，定量分析该后期沉降量的大小。建议计算地基在使用荷载下的最终沉降时，对理论计算的真空预压最终沉降量＆直牵乘上一个修正系数，即&=q咒真空，以此来考虑应力路径变化所引起的后期沉降a吒的取值范围为1．1～1．45，其取值的大小应根据软土层的厚度、土体的性质来决定。关键词：真空预压、真空一堆载联合预压、软基、加固机理、沉降、现场试验、数值分析、应力路径ABSTRACTSo

5、ftclaywjthpoorengineeringpropertiesisdistributedinthevastareaofChina,especiallyalongthecoastofeasternChina．Itbecomesakeyproblemtoimprovesoftfoundationeffectivelywhenbuildinghighwaysintheseareas．Vacuum·surchargepreloading，whichisaneffectivemethodtoimproveso

6、ftfoundation，iswidelyusedintheconstructionofhi【ghways．However,themechanismofvacuum—surchargepreloadingisnotclearenough，itisnecessarytododeeperresearchesonthismethod．First，studyonhistoryandactualityofvacuumpreloadingandvacuum—surchargepreloadingwasperformed

7、，andthemechanismandcalculationwerediscussed．Basedontheformerresearchers’work，themechanismofvacuumpreloadingandvacuum-surchargepreloadingwereanalyzed．Theporewaterpressureproducedbyatmospherepressuredecreasesinvacuumpreloading，andtheporewaterpressureproduced

8、bygravitationdoesn’tchange．Basedonthisviewpoint，severalproblemsofvacuumpreloadingwereexplained，suchasthetransferlawofvacuumdegree，thechangeofundergroundwater,thedepthofimprovement，andSOon．Second，thefieldtesto