真空预压加固围垦海岸滩地沉降变形研究.pdf

ROAD CONSTRUCTION AND MACHINERY|道路施工与机械
文章编号:1000-033X(2013)09-0051-04
真空预压加固围垦海岸滩地沉降变形研究
王道峰
(南京交通职业技术学院,江苏南京211138)
摘要:经真空一堆載联合预压处理的围垦海岸滩地产生的沉降变形给工程生产带来诸多问题,通
过对比分析,采用有限元法和实測资料预測法计算最终沉降,证明有限元计算地基沉降是可靠的;
进而采用有限元预测工后沉降稳定时间,根据预测结果解决实际工程中出现的问题。
关键词;真空预压;沉降;变形;有限元法
中图分类号:U419
文献标志码:B
Study on Settlement Deformation of Reclamation Tideland
Strengthened by Vacuum Preloading
WANG Dao-feng
Nanjing Communications Institute of Technology, Nanjing 211188, Jiangsu, China)
Abstract: The settlement deformation of the reclamation tideland, strengthened by vacuum
combined with surcharge preloading, has great influence on the cngineering production. The fina
settlement of foundation calculated with prediction mcthod and finite element method were
compared, and the latter was found more reliable. Thus, the finite element method was taken to
predict the post-construction settlement and the settlement stability time. The prediction results
could be used to solve the practical engineering problems
Key words: vacuum preloading; settlement; deformation; finite element method
0引言
地基中某一深度的竖向固结度
ME
sin
exp
围垦海岸濰地的地基上多数是淤泥质粘土,呈
H
流塑状态,土体强度很低。通过采用真空-堆载联合
地基中某一深度的径向固结度
预压法对场地进行了处理,建筑物投入使用后出
现台阶断袈、管架拉裂、油管沉降等问题,给工程生
∑in恰exp(-a
产带来严重安全隐患。本文采用有限元法预测地基
地基中某一深度的总固结度
最终沉降、工后沉降与沉降稳定时间等,这些预测结
U+UaーUU
果给问题的解决方案提供了依据。
整个地基的竖向平均固结度
M2
有限元真空预压地基固结理论求解法
由真空预压固结模型可知,土体在正负压作用
整个地基的径向平均固结度
下只是初始条件和边界条件不同,应力转换过程完
∑exp(-Ba
全相同,故可用太沙基的比奥固结理论求解。地
基固结度同时考虑了井阻和涂抹作用,可按以下各
整个地基的总平均固结度
式计算
Un+UxーUrU
6
收稿日期:2012-12-27
基金项目:国家自然科学基金项目(50608038)
道路施工与机械 ROAD CONSTRUCTION AND MACHINERY
2m+
M
(7)
14)
AM2
.二H+M
(8)式中:a为参数。
以上两种经验公式都是在荷载一次突然施加
9)后,沉降随时间变化的近似公式,但实际施工过程常
常延续很久,甚至是间隙施工,这时可以把总荷载分
8K1(m2-1
Kd2F。
(10)成若干级,在不同的时刻分别施加。某一给定时刻
K
t的沉降,可以认为是该时刻以前各级荷载增量分
K
别作用到t时刻引起的沉降量的总和
S\K
对于多级加荷的情况,式(13)和式(14)可分別
K
改写为
(12)
S=>L1-AEXP(-B)S# (15)
式中:c为土的水平方向排水固结系数(cm2?s1
K(1+e1)
为土的竖向排水固结系数
式中:S%为第k级荷载增量所引起的最终沉降量
(cm2?s-),c
K、(1
H为待加固土层的厚为第k级荷载增量施加时刻:到计算沉降时刻t
度(m);x为地基土的计算深度(m);K。为地基士的的时间间隔;m为加荷的总级数。
式中所含的参数A、B、a是反映土体固结性质
水平向渗透系数(cm?s);K、为地基土的竖向渗
的,与荷载的施加无关,故可作为常量。但各级荷载
透系数(cm?s-);ad。为砂井或塑料排水板的等效
所引起的最终沉降量S。与荷载大小有关,若不考虑
影响圆直径(cm);r。为涂抹区半径(cm);r:为砂井
或塑料排水板的等效影响圆半径(cm);r为砂并鲛地基土的非线形特性,S与荷载大小成正比,可以
正式表示为
塑料排水板的当量半径(cm);Kw为砂井或塑料排
C△p
(17)
水板的渗透系数(cm?s);K。为涂抹区的渗透系
其中,C为比例常数,代入式(15)、(16)可得
数(cm?s');e1为土的原始空隙比;a为压缩系数
(MPa);t为抽真空的时间(s)。
S,=>[1-aexp(Bta)]CAP. (18)
若不考虑井阻,式中K。=∞,R=入;若不考虑
涂抹,式中K、=K;S=1
,C△p
2实测资料预测法
设有m1级荷载有沉降观测资料,要预测m2级
荷载作用后t时刻的沉降,则先令m=m1,用实测
软土地基经地基处理后,为了控制工后沉降,须资料拟合式(18)中的参数A、B、C或式(19)中的参
在路堤塡筑阶段观测原地面的沉降。由观测的沉降数a、C;再令m=m2,将拟合的参数代入,用式(18)
推估完工后沉降的发展,并确定完工后一定时间的沉(19)中的任一式可求得t,时的沉降。参数拟合用
降量,即工.后沉降量。以这种方法确定的工后沉降为0.618优选法,各观测时刻的计算沉降与实测沉降
棊础,采用分层总和法和固结理论相结合,以室内试之差的平方和最小者,即为所要求的参数。
验确定的参数为依据,计算所得结果更符合实际。由
实测资料预佔沉降常用的经验公式有两种。
工程实例分析
指数公式
工程概况
L1ーAexp(-B)_S
(13)
本工程地基为围垦海岸滩地,采用真空一堆载联
式中:S.为最终沉降量;t为时间;S,为な时刻的沉合预压法进行地基处理。处理区分为10个区块,如
降量;A、B为两个参数。
图1所示。持续预压期间,密封膜下真空度维持在
双曲线公式
85kPa以上,在此基础上进行堆载,