贝壳砂质土工程特性及加固方法研究

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1、㈣㈣川㈣㈣删㈣Y1531881天津大学博士研究生学位论文贝壳砂质土工程特性及加固方法研究ResearchofMechanicalPropertiesandReinforcementMethodsofShellSand博士学位论文一级学科：±盔工程学科专业：蚩±王程研究生：韭堡渔指导教师：闺澍旺熬援天津大学建筑工程学院二零零七年十二月中文摘要作为世界三大古贝壳堤之一的渤海湾古贝壳堤在国际第四纪地质研究中占有重要位置。但是由于经济所限和重视不足等原因，渤海湾的贝壳堤资源受到严重的自然侵害和人为破坏。为抢救濒帷毁坏的海洋文化遗产，天津市

2、决定建立天津古林古海岸遗迹博物馆，作为天津市科普教育的基地。博物馆建于贝壳堤上，地下一层为贝壳堤剖面展示区。博物馆建筑过程中要求最大程度上减小了对展示剖面的扰动，并要求贝壳堤展示剖面与已建博物馆在建筑风格上和谐统一；展坑剖面垂直不小于3米，便于充分展示挖掘出的遗迹剖面，并满足做为教育基地和科学研究的要求。上述要求带来以下四个需要研究的课题：第一，组成贝壳堤的贝壳砂是由海生贝壳及其碎片和细砂、粉砂、泥炭、淤泥质粘土薄层混合而成的组合土，它的岩土力学性能有待深入研究；第二，如何使贝壳堤展示剖面与已建博物馆在建筑风格上和谐统一，并确保博

3、物馆主体建筑过程中最大程度上减小对贝壳堤展示剖面的扰动；第三，贝壳砂具有渗透性大、含水量高、结构性差、易风化、稳定性低等特点，在这样的土层中构建展示剖面，需要有可靠的加固方法；第四，天津市是地震多发区，地震设防烈度为7度，应确保展示剖面在地震多发区长期安全稳定。本文以天津古贝壳堤为研究背景，通过理论分析、数值计算、室内试验及现场试验，得到如下研究成果：1．对贝壳砂中贝壳的含量进行分析，并测试其岩土工程特性，得到不同含量的贝壳砂其压缩变形特性和抗剪强度特性，为贝壳堤的稳定分析提供必需的岩土力学参数。试验并讨论了酸雨和海水侵蚀状态下贝

4、壳砂的耐久性问题。2．贝壳堤展示剖面结合室内环境设计、参观流线等因素，做到贝壳堤展示剖面与已建博物馆在建筑风格上和谐统一。3．通过对主体结构基础型式的优化研究，确保打桩过程、基础开挖过程均能保护核心展示区原貌，达到最大程度避免扰动贝壳堤展示剖面的目的，实践证明优化的基础型式安全可靠。4．在对贝壳砂土力学性能研究的基础上，分析了贝壳堤展示剖面的受力特点，对比了不同灌浆材料的优缺点，选定无毒害、抗紫外线的氰凝浆材作为灌浆基材，通过野外试验确定了灌浆用量和加固作用范围，并试验加入不同比例的催化剂和稀释剂达到降低成本、提高效率的加固效果。

5、工程实践证明贝壳堤展坑的加固方法、施工方案可行。5．利用有限元分析的方法，对展坑的土坡稳定性和地震作用下的稳定性进行了分析，结果表明，经加固处理后贝壳堤剖面及展坑的整体稳定性得到了提高，在开挖施工和地震力作用下地基土体的位移及应力明显减小，满足稳定性要求。关键词：贝壳堤；贝壳砂；灌浆加固；土坡稳定性；地震分析ABSTRACTTheBohaiBayShellEmbankment，oneofthethreelargestshellembankmentsintheworld,isimportantinthestudyofQuaterna

6、rygeology．Unfortunately,duetoeconomiclimitationandinadequaterecognition，theBohaiBayShellEmbankmentisfacingdamagebothfromnatureandbyhumanactivities．Torescuetheoceanculturalrelics，aswell豁provideasciencepopularizationbase,theTianjinmunicipalgovernmentdecidedtoestablishTi

7、anjinAncientForestandCoastMuseum．Themuseumwillbefoundedontheshellembankmentandthefirstundergroundfloor,嬲theprofileexhibitiondistrictoftheshellembankment．shouldbeinharmonyinarchitecturalstylewiththeexistingmuseumsandshouldalsominimizethedisturbancetotherelics．Theheight

8、ofthedisplaypitshouldbegreaterthan3mtoshowtheexistingrelicsadequatelyandtosatisfyscienceeducationandresearch．Theabove-mentio