真空预压加固机理及加卸荷变形特性研究

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1、南京水利科学研究院博士学位论文真空预压加固机理及加卸荷变形特性研究姓名：明经平申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：赵维炳20090601南京水利科学研究院博士学位论文摘要随着社会利经济的发展，地基处理工程的数量不断增大，地基处理的要求不断提高。作为排水固结法的真空预压法，由于它在软土地基加固中的显著优势，其工程应用日益增加，应用领域日益扩大。在真空预压的实践中，提出了许多真空预压法的新问题，这些问题的解答需要对真空预压法加固软基的机理有更深入的认识。为了实现地基处理工程工后沉降控制的目标，真空预压地基的固结和

2、变形计算理论需要进一步完善。在掌握当前真空预压法理论研究进展和工程应用水平的基础上，进行了真空预压法加固土体的室内模型试验，研究了真空预压中各种排水机制，并提出了一种新的排水机制。基于对真空预压法排水机制的认识，论证了真空预压加固区地下水位的变化规律，推导了地下水位变化的估算公式。进行了竖向排水体真空度传递的足尺模型试验，研究了真空度在竖向排水体中的衰减规律，验证和讨论了真空预压中真空度和地下水位的测试方法。考虑真空预压中溶解气膨胀排水新机制的作用，推导了真空预压一维固结方程，用迭代法求得的固结过程与现有的试验结果

3、吻合较好，从理论上加深了真空预压法固结机理的认识。在对真空预压法加固机理深入认识的基础上，总结比较了真空预压地基沉降和侧向变形的研究成果，对真空预压地基沉降和侧向变形计算中的有关问题提出了新的认识，改进了真空预压地基沉降和侧向位移的计算方法。进行了不同应力路径和不同应力状态下球应力加载和卸载的土样试验，得到了真空卸荷条件下土体的变形特征，尝试进行了理论解释，并提出了计算模式。结合淮盐高速公路真空联合堆载预压处理软基试验段先导段工程这样一个完整的真空预压工程实录，对本文的部分研究成果进行了深入分析和验证。经过研究，得

4、到了以下一些创新成果和结论：(1)提出了真空预压中的溶解气膨胀排水机制，用这种机制解释了真空预压加固区地下水位的下降，导出了真空预压中地下水位下降的估算公式，指出目前真空预压工程实践中，加固区地下水位下降的可能最大深度是2"-'3m，真空预压法加固的极限深度为80m左右。(2)试验论证了常规的真空度测头只适于测试地下水位以上的真空度，不适于测试地下水位以下的真空度；试验论证了真空预压中符合规范要求的竖向排水体对真空度的衰减作用很小，真空度在竖向排水体中几乎呈上下均匀分布；验证了真空度测头和压阻式孔压计联合测试真空预

5、压加固区地下水位方法的正确性。(3)基于真空预压中溶解气膨胀排水的机制，推导了考虑气相作用的真空预压地基一维固结方程，通过迭代求解，从理论上验证了真空预压固结速率比堆载预压小的结论。南京水利科学研究院博士学位论文(4)提出了真空预压有效压缩层厚度的概念和确定方法。指山了真空预压地基侧向位移的压缩变形性质，基于这种认识，完善了真空预压地基侧向位移的计算方法。(5)试验论证了真空卸荷地基的变形包括真空卸荷同弹变形和真空卸荷导致的减压软化塑性剪切变形，卸荷时的应力水平越高，导致的减压软化塑性剪切变形越大，提出了基于广义塑

6、性力学和多屈服面理论的真空卸荷地基变形计算模式。关键词：真空预压，加固机理，溶解气膨胀排水，地下水位，沉降，水平位移，真空卸荷，减压软化塑性剪切变形南京水利科学研究院博士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofsocietyandeconomy,therearemoreandmoregroundtreatmentprojects，andtherequirementsforgroundimprovementbecomehigherandhigher．Thevacuumpreloading，ac

7、onsolidationmethod，hasbeenincreasinglyandwidelyappliedbecauseofitsnotableadvantages．Inpractice，manynewproblemsaboutvacuumpreloadingmethodareencountered．Inordertosolvethoseproblemsandcontrolthepost-constructionsettlementofground，themechanismofvacuumpreloadingan

8、dtheoriesofconsolidationanddeformationofvacuumpreloadinggroundneedtobestudiedandimproved．Basedonsummarizingthetheoreticalresearchprogressandengineeringapplicationofthevacuumpreload