浅谈真空-堆载联合预压作用下软土蠕变机理及沉降计算研究

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1、河海大学博士学位论文真空-堆载联合预压作用下软土蠕变机理及沉降计算研究姓名：扈胜霞申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：刘汉龙20070901摘要摘要真空一堆载联合预压法是在真空预压和堆载预压法基础上综合了二者优点发展而来的一种软土地基处理方法，被广泛应用于港口、码头、工民建等工程建设中，尤其在我国东南沿海一带的高速公路建设中得到了大量的应用。经过二十多年的广泛运用和不断探索，其工程运用技术和基础理论研究已取得了大量的成果，但有关工后沉降的机理、计算等仍是工程和理论上急待解决的问题。本文开展了室内模拟真空预压、堆载预

2、压和真空一堆载联合预压的三轴固结蠕变试验，在此基础上通过拍摄SEM电镜扫描照片从微观结构的角度研究了三种预压方法加固软土地基的固结蠕变机理以及运用不同的排水预压方法加固软基前后土体强度性质和渗透性质的变化。在三轴试验和微观结构试验的基础上，进行了三种预压方法加固软基后土体的蠕变本构模型和沉降计算的研究。本文的主要研究内容为：(1)开展了三组室内三轴压缩试验，通过从试样顶部抽真空来模拟真空预压，用施加竖向砝码来模拟堆载预压，通过同时抽真空和加砝码来模拟真空一堆载联合预压。在三轴压缩试验前后，拍摄了土样的SEM电镜扫描照片，

3、从宏观工程性质和微观结构变化及二者结合的角度研究了在三种不同的预压方式下土体固结蠕变性状的不同和内部微观结构变化的机理。(2)在三组三轴试验前后，均开展了常规直剪、渗透等室内土工试验，在每个土样的直剪和渗透试验前后，都拍摄了土样的SEM照片并用Goaimage程序进行了处理，从微观结构和微观参数变化的角度分析和研究了三种不同的预压荷载作用下土体强度和渗透性质的改变。(3)三轴试验的结果表明在排水预压荷载作用下土体的固结过程和蠕变过程具有耦合效应，土体具有弹、粘、塑性质。微观结构试验的结果表明土体微观结构的改变和宏观工程性

4、质的改变具有相辅相成的关系。经典的EVP流变模型是基于土体应力状态点的改交而描述土体弹粘塑性质的，不考虑具体的变化路径，本文推导了考虑微观参数的EVP模型。(4)地基中某一深度处的土体在真空预压法和堆载预压法加固软基时受到的应力状态不同，因而发生的应变和沉降大小也不同。本文从受力变形分析入手，在分层总和法和有限单元法的基础上，运用EVP模型反映土体的非线性弹粘塑变形性质，提出了预压荷载作用下考虑蠕变的软基沉降计算方法。(5)通过室内三轴压缩试验分别模拟了堆载预压和不同加载方式的真空一堆载联合预压，分析和研究了不同的加载方

5、式对软土地基加固效果和施工工期的影响，探讨了合理优化联合预压施工工期的方法。关键词：真空一堆载联合预压；三轴蠕变；微观结构；EVP本构模型；沉降计算；加载方式lIAbstractvacuumcombinedsurchargepreloadingisaSOttsoilimprovementteelmiquewhiellderivesfromVacuumprdoadingandslnehargcprcloadingandhasthemeritofbotlLIthavebeenwidelyappliedinalandrecla

6、mationprojects，s髓embankments，industrialandeivilengineering,especiallyinexpresswaysprojectsinsoutheastcOaSltalzonein01．11"eounla51．Aftersweepingusingandcontinuousrese盯ela,itsprojectapplicationtechnologyandbasictheoryresearelahavegotmuchharvest,thoughtherea∞alSO80n

7、lequestionsneedtobesolvedinboth锄gineeringandtheoryurgentlylikeasmeehanisraandcalculationofsettlementafterthecompletionofproject．Triaxialconsolidationandcreeptesthavebeencarriedtosimulate'v'acll．1llmpreloading,surchargepreloading,"VIICUl．mlcombinedsurel懈gepreloadi

8、ng．Atthebaseoftriaxialconsolidationandcreeptest,mechanismofconsolidationandcreepofthreedifferentdrain-outpreloadingmethodtoreinforeothosottfoundationhavebeenst