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排水板堆载预压法处理软基现场试验研究与数值分析

作　者: 崔耀
导　师: 胡长明
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 塑料排水板堆载预压软土地基固结沉降数值分析
分类号: TU447
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

软土在我国分布极为广泛，软土地基具有沉降量大、承载能力低以及固结时间长等工程特性，在其上建造构筑物在使用期间会产生不均匀沉降及沉降，影响到构筑物的正常使用，严重者甚至造成质量安全事故。而近年来随着国民经济的发展，大量道路、机场、港口等各类工程采用排水板堆载预压法对软基进行处理，取得良好的加固效果，然后也存在着工后沉降较大，地基承载力不足等问题，而加固设计计算也仍有待改进。因此分析软土地基的沉降变化发展规律，控制合理的施工进度，改进设计方法，更精确的预测工后沉降具有很重要的实际意义。本文依托于某国际机场扩建工程西货运区堆载预压地基处理工程，在总结前人的工作基础上，通过现场监测实验，理论预测，数值分析等方法进行了一下几个方面的工作：（1）分析现场监测数据，根据现场施工加载进度，研究了排水板堆载压法处理软土地基，土体的沉降与各层土体的沉降规律，孔隙水压力消散规律，以及地基的固结效果。（2）采用Logistic模型，双曲线模型，指数曲线模型，幂函数曲线模型，根据实测沉降数据分别进行最终沉降量预测，综合考虑误差与拟合度，对比分析预测结果，得出合理的最终沉降量取值；采用分层总和法计算最终沉降量，提出改进的计算经验系数。（3）分析总结现有设计计算方法中存在的问题与缺陷，针对主要不足，考虑土体压缩特性以及平均固结度沿深度变化的影响，土体的非线性，以及施工过程的影响，采取相应的设计改进计算方法，形成初步的控制工后沉降的计算方法。（4）采用简化方法，根据固结等效的原则，并考虑井阻与涂抹作用，从而将复杂砂井地基转化为砂墙地基，便于进行有限元简化计算；基于ABAQUS有限元分析软件，结合实际工程提供的土层参数，对排水板堆载预压法加固软基进行全过程模拟，并预测最终沉降量，将计算结果与实测数据以及理论计算数据进行对比，表明数值方法模拟软土地基沉降满足工程精度要求，建议在实际设计与施工中加以采用。（5）发现大面积堆载有限元数值模拟计算沉降误差较大，地表沉降呈“马鞍型”分布，针对加载时间与加固区尺寸对数值计算结果的偏差影响，提出解决方法。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 国内外研究现状  10-15
  1.3 目前仍存在的问题  15-16
  1.4 本文主要研究工作  16-17
  1.5 本文创新点  17-18
2 排水板堆载预压法加固软基施工现场试验  18-38
  2.1 工程概况  18
  2.2 工程地质条件  18-20
  2.3 加载方案  20-21
  2.4 监测方案  21-28
    2.4.1 监测目的  21
    2.4.2 监测项目  21-22
    2.4.3 监测点布设  22-28
  2.5 监测结果分析  28-36
    2.5.1 地表沉降观测结果分析  28-31
    2.5.2 分层沉降分析  31-33
    2.5.3 孔隙水压力消散分析  33-36
    2.5.4 水位监测分析  36
  2.6 本章小结  36-38
3 最终沉降预测与固结度计算  38-54
  3.1 常用沉降预测方法  38-47
    3.1.1 Logistic模型  38-40
    3.1.2 双曲线模型  40-41
    3.1.3 指数曲线模型  41-42
    3.1.4 幂函数曲线模型  42-44
    3.1.5 预测结果比较  44-45
    3.1.6 分层总和法  45-47
  3.2 固结度计算  47-53
    3.2.1 理论计算方法  47-48
    3.2.2 改进太沙基法  48
    3.2.3 高木俊介法  48
    3.2.4 计算固结度  48-53
  3.3 本章小结  53-54
4 根据工后沉降控制实用设计方法探讨  54-62
  4.1 原因设计计算方法的不足  54
  4.2 排水板预压法减少工后沉降机理  54-56
    4.2.1 考虑土体单元的压缩  54-55
    4.2.2 考虑地基的沉降  55-56
  4.3 改进的工后沉降计算方法对上述影响因素的考虑  56-61
  4.5 本章小结  61-62
5 基于ABAQUS的沉降数值分析  62-80
  5.1 概述  62
  5.2 建立模型  62
  5.3 本构模型的选择  62-63
  5.4 砂井的简化处理方法  63-65
  5.5 模型的建立  65-70
    5.5.1 基本假定  65
    5.5.2 确定分析荷载步  65-66
    5.5.3 计算参数  66-68
    5.5.4 初始条件与边界条件及有限元网格  68-70
  5.6 计算结果与分析  70-77
    5.6.1 沉降计算结果与分析  70-74
    5.6.2 孔压计算结果分析  74-76
    5.6.3 最终沉降量预测  76-77
  5.7 关于大面积堆载预压数值分析的几点讨论  77-78
  5.8 本章小结  78-80
6 结论与展望  80-82
  6.1 结论  80-81
  6.2 展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-88
附录攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目  88

排水板堆载预压法处理软基现场试验研究与数值分析

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