基于真空预压侧向变形机理及影响因素研究

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1、天津大学硕士学位论文真空预压侧向变形机理及影响因素研究姓名：朱继伟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：闫澍旺1999.11.1摘要{【真空预压法自80年代以来，在我国得到了大面积的推广和应用，但其机理方面的研究远远落后于工程实践，尤其是对真空预压法加固地基时引起的土体的侧向变形及其影响因素更是缺乏系统的研究。此外，对真空预压法的最大加固深度也有争议。因此深入研究这两方面的问题将有助于，真空预压法在更大范围内的推广应用7本文分析了真空预压法的机理及地基土体侧向变形的特性；利用有限元法，依据比奥固结理论，编制并改进了适用于求解负压作用下土体固结变形规律的有限单元程序；

2、利用某采用真空预压加固的工程的实测数据及资料，代入程序进行计算，验证了用该程序计算真空预压侧向变形效果的可行性和合理性，并将其作为工具进一步进行土体侧向变形的研究；收集并整理了近年来大量用真空预压法加固地基的成功工程实例的资料，并利用SAS软件，分析出真空预压侧向变形的影响因素；将工程实测资料和程序计算相结合，研究了面积、膜下真空度、土体性质、排水板间距及打设深度等影响因素对土体侧向变形的影响，得出了其间的定性和定量的关系，并证明了巴隆轴对称固结理论单井假设的合理性；探讨了真空预压法的最大加固深度。关键词t真空预压。侧向变形固结系数膜下真空度排水板间距排水板深度加固区面

3、积最大加固深度第一章绪论天津大学硕士学位论文第一章绪论§1一l课厦的提出我国东南沿海地区和内陆江河湖海的周围广泛分布着抗剪强度低、压缩性较高、渗透系数很小的软粘土。随着工农业建设的发展，大量建筑物如码头、机场、高速公路等需要建设在软土地基上。在软土地基上建造各类建筑物时，除非采用深基础，或对天然地基进行加固处理，否则将引起沉降过大或破坏。真空预压法做为一种行之有效的加固软土地基的方法，具有设备简单、操作方便、能源省、加固效果好、预压时间短等显著优点。自80年代以来，我国对真空预压加固饱和软粘土地基的方法作了大量研究工作，通过室内和现场试验，对真空预压的机理进行了深入的研

4、究，取得了突破性的进展，并使该法逐渐在我国得到了大面积的推广和应用。至今已用真空预压法在港口、石油、化工、建筑、公用事业、道路和交通等部门的地基和边坡中加固了100多万m2的软土地基，并取得了明显的经济效益和令人满意的加固效果。同时，在抽真空装置、膜下真空度和单块加固面积等方面我国都处于国际领先地位。尽管真空预压加固技术在今天已能大面积付诸实践，但还存在一些问题有待进一步研究与改进。目前，国内外对真空预压的作用机理及沉降计算的设计计算方法已进行了较多的研究，但对侧向变形的大小及其影响因素尚缺乏系统的研究。采用真空预压法加固软土地基，在固结过程中土体不仅产生垂直沉降，侧向

5、也会产生水平变形。抽真空时形成的吸力，使四周土体均向负压源移动，产生较大的侧向收缩变形，该位移在加固区边缘处最大。受抽气影响膜外上部上层逐渐固结且塑性降低，并在地表处产生裂缝。当在真空预压的影响范围内有地下管道、危墙及其它建筑物或预压区临近高速公路时，使用该法会使结构物的地基土体产生侧向变形。若变形过大，则会危及上部结构物的安全，甚至会出现管道断裂、危墙倒塌、路堤被毁等严重工程事故。因此，研究真空预压侧向变形的变形规律、影响因素并消除其不利因素、得到便于工程应用的设计“算方法具有重要的现实意义。随着经济的发展，工、农业建设用地日益紧张，填海造陆将逐渐提到议事卜f程上来。

6、由于填海的材料大多为超软土，必须经过处理才能为人类所用。真窄预压和其联合加固技术则是一种有效的加固此种地基的方法。但一般造陆的第一章绪论天津火学硕士学位论支±的深度都在10米以上，有的甚至达到几十米。真空预压法对加固此种深度的土体是否仍然有效就成为一个亟待解决的问题。一、背景介绍§l一2课题的发展概况用抽真空来加固软土地基的方法，称为真空预压法，最早是由瑞典皇家地质学院杰尔曼教授(W．Kjellman)于1952年提出的【ll，属于预压围结方法的一种。粘性土地基一般具有大的孔隙比，在上面加以预压荷载或抽真空，当具有排水通道时，孔隙内的水被挤出去，孔隙比减小。但因为粘性土

7、的渗透性小，所以沉降需要很长的时间。真空预压法是以事先完成的沉降和由于固结使地基强度增加的两个要素为目标的。并且，这种方法成立的背景，是具有可封闭粘性土地基在真空预压下固结使强度增加、消除沉降，并具有不可逆性。一种加固方法的推广、应用，需要在理论上认清加固机理的基础上，确定可靠的设计计算方法和有效的施工工艺。真空预压法自50年代提出之后，由于没有建立完整系统的理论和有效的旋工工艺，因此国内外在以后多年的工程中虽然也有不断探索，但应用不多，真空度不高，理论进展不大。由于天津港软基加固的需要，在近二十年来，真空预压法在实践(施工工艺)和理论研