吹填场区双层软黏土地基变形和承载特性及破坏模式研究

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1、吹填场区双层软黏土地基变形和承载特性及破坏模式研究ResearchonBearingPropertyandFailureModeofDouble-layerSoftClayGroundsinaDredgerFillSite学科专业：土木工程作者姓名：刘广学指导教师：雷华阳教授天津大学建筑工程学院二零一七年十一月摘要在天津滨海新区的围海造陆工程中，淤泥质吹填土经过真空预压加固处理后与吹填场区正常沉积的软土形成了典型的“上软下硬”的双层软黏土地基。这种双层地基有着复杂的工程特性，既不同于天然地基，又有别于人工换填形成的双层地基。针

2、对天津滨海地区围海造陆工程所形成的上软、下硬双层软黏土地基，利用室内模型试验和固结试验结合数值模拟对双层软黏土地基的固结和承载特性及破坏模式进行研究分析，取得的成果和主要结论如下：（1）双层软黏土地基较均质地基的p-s曲线会出现补强转折点，双层软黏土地基中下层沉积土的存在会提高整体承载特性，较均质吹填土地基提升了262.2%，破坏时地基沉降为均质吹填土地基的64.3%。通过将试验数据与经典的双层地基的承载力理论计算公式做比较，得出三种公式计算的极限承载力较试验数据都偏低，其中布朗和迈耶霍夫法误差最大达68.4%，传统的双层地基

3、理论承载力计算公式不适用于双层软黏土地基的承载力计算。（2）通过有限元软件模拟了双层软黏土地基的破坏发展过程，模拟结果显示：双层软黏土地基的破坏模式与上覆土厚度与载荷板宽度密切相关。当限定载荷板宽度B为2m，其破坏模式随着上覆土厚度的变化相差不大，均为整体剪切破坏；当考虑不同载荷板宽度且固定上覆土厚度为2m时，载荷板宽小于等于0.8m时，为冲剪破坏模式，载荷板宽度在1.5m和3m之间时，为局部剪切破坏模式，载荷板宽度大于3m时，为整体剪切破坏模式。（3）上下土层的孔隙比、压缩系数会随着反复荷载次数的增加而逐渐减小，第一次反复荷

4、载时孔隙比、压缩系数变化最大。上层吹填土与下层沉积土稳定时-1的压缩系数可以认为在一个量级均小于1MPa，随着反复荷载增大稳定时的压缩系数相差不大。恒定荷载较反复荷载而言对最终的累积沉降作用不大，对于下层土，其沉降效果略大于上层土，反复荷载在相同时间内更容易引起地基的沉降。关键词：吹填场区，双层软黏土地基，固结特性，承载特性，破坏模式IABSTRACTDuringthelandreclamationprojectinTianjinBinhaiNewArea,somespecialandtypicaldouble-layercl

5、ayfoundationwithsoftupperlayerandhardlowerlayeroccurred,afterthedredgerfillwasconsolidatedbyweightandtheninthevacuumpreloadingmethod.Thiskindoffoundationwithverycomplexengineeringcharacteristicswasdifferentfromnaturalfoundationanddouble-layerfoundationbyartificialre

6、placement.Inordertotacklethisproblem,aseriesofindoormodeltestsandoedometertests,combinedwithnumericalsimulation,wereperformedtoinvestigateitsconsolidationcharacteristics,load-bearingcharacteristicsandfailuremodes.Themainconclusionswerelistedasbelow:(1)Comparedwithho

7、mogeneousfoundations,areinforcingturningpointappearedinthep-scurveofthedouble-layersoftclayfoundations.Becauseofthereinforcementeffectofhardlayeratthebottom,theoverallbearingcapacityincreasedandthedestructionofthefoundationsdelayed.Inspecific,thebearingcapacityofthe

8、double-layersoftclayfoundationswasupto262.2%ofthehomogeneouslandfill,andthesettlementreducedto64.3%.Bycomparingtheexperimentaldatawithther