吹填淤泥自重固结性状研究.pdf

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1、第34卷，第5期中国铁道科学V01．34No．52013年9月CHINARAILWAYSCIENCESeptember，2013文章编号：1001-4632(2013)05—0015—06吹填淤泥自重固结性状研究张明，刘国楠，赵有明(1．河南工程学院土木工程学院，河南郑州451191；2．中国铁道科学研究院，北京100081)摘要：结合围海造陆软基处理工程项目，基于以界限孑L隙比作为吹填淤泥落淤过程沉积与自重固结的分界点、考虑落淤后发生以自重固结为主的变形，推导吹填淤泥一维自重固结方程并编制有限差分法求解程序，进行初始压缩性、初始渗透性及初始体积分数对吹填淤泥自重

2、固结性状的影响分析，结果表明：初始压缩性和初始渗透性的增加，明显加快颗粒体自重有效应力、体积分数的增长及孔隙比的减小，加速表面沉降及沉降速率的发展；吹填淤泥自身强度的增长、压密程度、孔隙特征和表面沉降对初始体积分数的变化极其敏感，初始体积分数的增加会减缓颗粒体自重有效应力、体积分数和孔隙比的变化，初始体积分数的减小会加速表面沉降与沉降速率的发展。关键词：围海造陆；软基处理；吹填淤泥；落淤过程；自重固结；压缩性；渗透性l体积分数中图分类号：TU447文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4632．2013．05．03随着经济的快速发展，土地资

3、源短缺日益突淤泥的一维自重固结方程式(见式(1))，并根据出，为了寻求更大的发展空间，沿海城市普遍开展求解初始条件及边界条件，采用Crank—Nicolson了大量的围海造陆工程L】]。将近海海底淤泥经水力型差分格式对其求解，并利用Matlab7．0编制了有吹填至已筑围堰区，经过一段时间的落淤过程，待限差分解程序SFCCP。表面形成硬壳层之后进行地基处理，形成建设用a一)，s—ywd(K)a】d(K声)、at(azd、地。吹填淤泥吹填完成时呈泥浆状【2]，落淤过程经历沉积与自重固结2个作用机理不同的阶段。文献(岳)。一警篝簪㈩E3-1将零有效应力相应的孔隙比e。。

4、作为沉积与自重其中，固结的分界点，并由美国、澳大利亚等地29组海相沉积淤泥的沉积与固结试验，得到了界限孔隙比K一)，w‰与初始孔隙比及含水量w。的经验回归关系；式中：为土颗粒自重有效应力；为土颗粒体文献E43由深圳前湾吹填淤泥表层0～5m深度95积分数；为水的动力黏滞系数；)，w为水的重度；组淤泥试样的初始孔隙比与含水量，利用上述经验y。为土颗粒的重度；k为土体渗透系数lt为固结回归关系得到界限孔隙比e⋯同时研究表明吹填时间；．z为沿土层垂直方向的距离，以上边界为起淤泥吹填完成时发生以自重固结为主的变形。点向下为正。进入吹填淤泥吹填后的落淤阶段，在自重固结本文结合

5、围海造陆软基处理工程项目，基于文作用下土性指标随土层深度及落淤时间发生较大的献E53推导的一维自重固结方程及编制的有限差分变化，此阶段土性指标的预测及自重固结性状的研解计算程序SFCCP，分析初始压缩性、初始渗透性究，对合理确定后续地基处理时间，科学规划地基及初始体积浓度对吹填淤泥自重固绪陛状的影响。处理设计与施工具有重要意义。文献Es3在一定基本假定条件下，由泥浆颗1工程背景粒与水两相体流量平衡、质量守恒、连续条件、单元体竖向静力平衡及修正的达西定律，推导出吹填招商局深圳前湾围海造陆软基处理工程规划收稿日期：2012—12—10；修订日期：2013—03—25基

6、金项目：高校博士基金资助项目(D2012007)；河南省教育厅自然科学基金资助项目(2012B560004)作者简介：张明(1979一)，男，湖北京山人，副教授，博士。中国铁道科学第34卷建设为汽车贸易城、物流园和码头，陆域形成面积工况1：保持其他参数不变，初始压缩系数为242．22万m。原始地貌属滨海滩涂，首先在海口们分别缩小至0．5倍、扩大至1．5和2倍；滩抛石挤淤设置围堰形成塘，然后将海底疏浚淤泥工况2：保持其他参数不变，初始渗透系数及修船基地表层淤泥混合搅拌吹填至塘内，经一段是如分别缩小至0．2和0．1倍；时间的初步晾晒脱水及落淤之后，采用排水固结法工况3

7、：其他参数不变，初始体积分数。分或其他软基处理方法进行处理，最终形成建设别增加和减小10。用地。2．1初始压缩性对自重固结性状的影响该项目根据功能规划分为A，B1，B2，C1，图1一图3为不同初始压缩系数a∞下吹填淤C2，C3和C4共7个区，其中A区吹填完成时吹泥颗粒体自重有效应力、体积分数及孔隙比沿土层填淤泥平均厚度为5．0m，土颗粒平均重度)，。：26深度的变化情况。图1中颗粒体无量纲自重有效应kN·m_。，初始压缩系数平均值口∞=60MPa_。，力===。／a∞，曲为初始时刻土层底面处的自重初始渗透系数k∞===5nm·S～；初始孔隙比平均值e。一5．0，换

8、算为初始体