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次固结对准超固结软土固结特性及堆载预压设计的影响

作　者: 江涛
导　师: 胡亚元
学　校: 浙江大学
专　业: 土木工程
关键词: 软土堆载预压持续时间次固结等效时间预固结
分类号: U416.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

当高速公路或铁路修建在软土地基时,堆载预压法因其经济有效在软基处理中被广泛应用,但一些已建高速公路表明,经堆载预压处理后的软基在运行期间往往会出现比理论预测大得多的工后沉降,说明单纯采用主固结理论预测软基工后沉降,并以此提出预压持续时间会导致使用后的工后沉降超出预期,带来危害。当工程对路基的沉降要求较高时就会限制堆载预压法在软基处理中的应用。在以往堆载预压的研究中,另一个没有得到足够重视的问题就是土的预固结现象,大部分天然软土都属于准超固结土,但以往对准超固结土研究较少,因此也有必要对准超固结土的固结特性展开进一步研究。本文着力于在考虑次固结的理论基础上分析堆载预压的预压持续时间,并同时考虑准超固结土在沉积过程中形成的“预固结”对软土固结所带来的影响,开展一些研究工作。首先引入充分考虑软土次固结和预固结现象的Yin-Graham等效时间流变模型来作为全文研究的理论基础,其次分别按砂井等效为一维均质土层、砂井等效为砂墙地基、砂井地基轴对称固结三种情况来编制有限差分程序来数值模拟并分析次固结对准超固结土固结特性的影响。最后在相关固结特性分析结果的基础上提出确定预压持续时间的计算方法。研究结果显示,当软土地基的预固结绝对等效时间较大时,准超固结软土在固结前期,存在着次固结系数ψ越大,孔压消散越快,固结度越大,沉降越小,达到同样沉降所需的时间也越长这一现象,并对现象产生的物理根源进行了定性分析。随着初始绝对等效时间T0的增大,软土预固结效应越显著,固结越快,长期沉降随着初始绝对等效时间的增大而减小,因此在软土固结特性分析和堆载预压设计时要充分考虑软土“预固结”水平的影响,不考虑预固结效应会对固结特性分析和堆载预压设计带来较大的影响。在上述研究结果的基础上提出了在准超固结软土地基上进行堆载预压设计确定预压持续时间的计算方法。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-13
1 绪论  13-33
  1.1 研究背景  13-15
  1.2 国内外研究现状  15-31
    1.2.1 引言  15-16
    1.2.2 长期沉降研究现状  16-22
    1.2.3 预压卸载标准研究现状  22-26
    1.2.4 平均固结度计算研究现状  26-31
  1.3 本文主要研究内容  31-33
2 YIN-GRHAM等效时间流变模型及其堆载预压卸载标准  33-65
  2.1 软土固结中的粘滞特性  33-39
    2.1.1 假说A和假说B  33-37
    2.1.2 固结中的粘滞性  37-39
  2.2 BJERRUM时间线模型的提出  39-42
  2.3 YIN-GRAHAM一维等效时间流变模型  42-55
    2.3.1 基本思想  43-44
    2.3.2 几个"时间"概念区别  44-47
    2.3.3 公式拟合  47-49
    2.3.4 本构关系的建立  49-51
    2.3.5 模型参数的确立  51-52
    2.3.6 绝对等效时间和加载真实时间之间的关系  52-55
  2.4 考虑次固结的堆载预压卸载标准  55-65
    2.4.1 三类已有堆载预压卸载标准及不足  55-56
    2.4.2 考虑次固结时确定堆载预压卸载时机的判别标准  56-65
3 砂井等效为一维均质土层情况下次固结对固结特性的影响  65-80
  3.1 引言  65
  3.2 砂井等效为均质土层情况下基于YIN-GRAHAM等效时间流变模型的固结方程  65-68
  3.3 一维固结方程数值模拟  68-74
    3.3.1 固结方程差分  68-69
    3.3.2 砂井等效为一维均质土层情况下各参数的选取  69-72
    3.3.3 模拟结果与分析  72-74
  3.4 对本章数值计算结果的定性分析  74-78
  3.5 本章小结  78-80
4 砂井等效为砂墙地基情况下次固结对固结特性的影响  80-93
  4.1 引言  80
  4.2 砂井等效为砂墙地基情况下基于YIN-GRAHAM等效时间流变模型的固结方程  80-83
  4.3 固结方程数值模拟  83-91
    4.3.1 固结方程差分  83-85
    4.3.2 砂井等效为砂墙地基情况下各参数的选取  85-89
    4.3.3 模拟结果与分析  89-91
  4.4 本章小结  91-93
5 砂井轴对称固结情况下次固结对固结特性的影响  93-114
  5.1 引言  93
  5.2 砂井轴对称固结情况下基于YIN-GRAHAM等效时间流变模型的固结方程  93-98
    5.2.1 轴对称固结分析中考虑竖向渗流  96-98
    5.2.2 轴对称固结分析中不考虑竖向渗流  98
  5.3 固结方程数值模拟  98-113
    5.3.1 固结方程差分  98-101
    5.3.2 轴对称固结分析中各参数的选取  101-102
    5.3.3 次固结对固结特性的影响  102-113
  5.4 本章小结  113-114
6 考虑次固结对固结特性的影响来确定预压持续时间  114-124
  6.1 引言  114
  6.2 确定预压持续时间所要解决的问题  114-117
    6.2.1 营运期结束时的总沉降  115-116
    6.2.2 预压卸载时机  116-117
  6.3 算例  117-122
    6.3.1 工程概况  117
    6.3.2 土层模型说明  117-118
    6.3.3 加载计划  118-119
    6.3.4 模型参数  119-120
    6.3.5 营运期结束时总沉降的的计算  120-121
    6.3.6 数值模拟并确定预压卸载时机  121-122
  6.4 本章小结  122-124
7 结论和展望  124-126
  7.1 主要结论  124-125
  7.2 展望  125-126
参考文献  126-133
作者简历及发表文章情况  133
  作者简历  133
  硕士期间完成的主要学术论文  133

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