浅论沉井基础负压下沉过程的模拟分析

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1、隶劫大喀硕士学位论文沉井基础负压下沉过程的模拟分析东南大学土木工程学院2010年1月／㈣㈣．．．．．．．,=uql㈣

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5、lUJfrllfY1754078’SIMULATIoNANALYSIS0NTHESUCTl0NCAISSONDU对NGPENETRATIONAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHAOJingSupervisedbyAssociateProf．XU

6、EGuo—yaCollegeofCivilEngineeringSoutheastUniversityJanuary,2010均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：筮煎日期：竺l?：■p-J，东南大学学位论文使用授权声明知，除含为获何贡献东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论

7、文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：趋塾导师签名：研究生签名：怒塑导师签名：乏至：墅兰日期：丝!!：：：蟹_摘要负压下沉技术在海洋工程基础施工中应用比较广泛，但是在桥梁工程沉井基础的下沉施工过程中，使用该技术能否取得理想的效果，国内外可供参考的工程试验资料及研究文献较少。本文以马鞍山长江大桥科研小沉井负压下沉试验为基础展开研究，所做的主要工作及取得的成果如下：首先，通过文献调研，总结了现今国内外各种沉井基础下沉技术的研究现状及发展趋势，重点介绍了负压下沉法技术的理论及应用。为了能够顺利完成预

8、期的研究工作，做了充分的理论铺垫，掌握了负压下沉过程中下沉深度、真空度、涌砂量等的计算方法及设计施工过程中的相互影响。其次，通过科研小沉井负压下沉试验，在认真分析试验数据的基础上得到了一些初步的结论：对于深下沉沉井基础，真空负压下沉方法有效果但是下沉过程困难；真空度大小有限，负压下沉驱动力不足；下沉循环过程中涌砂现象明显，增大了沉井基础的下沉难度。最后，通过建立精细的有限单元模型，模拟试验条件下沉井基础负压下沉的过程，分析沉井下沉过程中渗流场随着下沉深度和真空度等因素变化而变化的规律、沉井结构及周围土体的应力及变

9、形情况。对比经验公式法，利用渗流场有限元模拟结果来计算负压下沉阻力的有限元法更具有可信度。而后使用有限元法计算结果反向推导出经验公式法的折减系数值。计算结果表明，经验公式法和有限元法在折减系数的取值上相差大，经验公式法不适合用来计算本次试验中的沉井负压下沉阻力；同时，有限元法反推得到的折减系数小也说明了现有试验条件下负压引起的渗流减阻效果不佳。利用静力平衡理论与有限元程序计算得到的涌土高度与试验结果较吻合。负压下沉法对于深下沉沉井基础侧摩阻力的削弱作用很小，对于非薄壁沉井基础端部摩阻力的削弱作用也有限。桥梁工程的

10、沉井一般都是深下沉非薄壁基础，因此要想在这类基础上应用和推广负压下沉技术，必须在满足沉井设计施工要求的前提下，尽可能让负压下沉法发挥出最大的助沉效果，这个过程中还有许多亟待研究解决的问题。关键词：负压沉井；渗流场；下沉阻力；真空度；涌砂；有限单元法andoverseareference．TheresearchachievementsmeettherequirementsofcaissonpenetrationinMaanshanYangtzeRiverBridge．Thescheduledworkisfinish

11、edsuccessfullythevaluableconclusionsarepresentedposteriortothetestasfollows：Thepresentcircumstancesdevelopmenttendencyofthisresearchonvacuumsuctionpenetrationmethodaresummarized．Thedetailedmethodstatementofthetestisanalyzed，whichisofguidingsignificancesinfini

12、shingtheresearchsuccessfully．SincetherearefewapplicationsinbridgeengineeringwithvacuumsuctionmethodinChina，thebasictheoriesengineeringexperienceareaccumulatedbyreferencepriortothetest．The