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真空联合堆载预压软土路基稳定控制与沉降预测

作　者: 吴春勇
导　师: 王清；王剑平
学　校: 吉林大学
专　业: 地质工程
关键词: 软土路基真空联合堆载预压固结机理结构性弹塑性损伤模型稳定控制沉降预测
分类号: U416.1
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 738次
引　用: 6次
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内容摘要

本文结合国家自然科学基金项目“吹填粘性土固化机理及软基处理方法研究”(NO.49972089)、“海积软土地基加固过程中有机质的作用和影响”(NO.40372122)和广东省项目“广东省江门市滨江大道软土路基处理工程”,以研究区的淤泥、淤泥质土为对象,通过现场试验进行真空联合堆载预压的加固机理研究,重点解决该方法处理高填方软土路基的稳定控制与工后沉降预测问题。论文首先通过野外勘察和室内试验数据分析,对研究区淤泥、淤泥质土进行研究,总结了该地区软土的分布规律与工程特性;通过对真空联合堆载预压法的几个设计要点进行详细分析与论述,提出了双指标现场控制法新的设计理念;在真空预压固结机理方面,用新的测试方法重点对真空预压过程中地下水位的变化规律进行量测,提出了负压荷载的传递与分布规律特征,结合现场监测数据探讨了该方法的加固深度、作用强度、影响区范围等具有争议性的问题;在真空联合堆载预压的稳定研究方面,引入灰色系统理论的数据生成处理方法为路基稳定预测提供了新的思路;通过对软土固结过程中微观结构的变化规律研究,结合以重塑土(完全损伤)性质而建立的剑桥模型,建立了软土弹塑性损伤力学模型,修改了相应的有限元程序,并对实际工程进行计算,得到模型的计算结果与实测值较为接近;最后,利用该模型对真空联合堆载预压法处理的实际工程进行工后沉降预测,并提出控制措施确定路面施工时间,为工程决策规划提供可靠依据。本文对现场试验的分析结果进一步完善了真空联合堆载预压法的固结机理,同进,对该方案的稳定控制与工后沉降预测研究,为工程设计与应用提供了新的思路和方法。

全文目录

内容提要  5-9
第一章绪论  9-35
  1.1 引言  9-10
  1.2 选题依据和研究意义  10-14
  1.3 国内外研究现状  14-31
    1.3.1 真空预压法发展简史  14-15
    1.3.2 加固机理研究现状  15-20
    1.3.3 稳定控制研究现状  20-22
    1.3.4 沉降计算与预测  22-27
    1.3.5 土体微观结构模型研究  27-29
    1.3.6 土体结构性力学模型研究  29-31
  1.4 目前仍存在问题  31-32
  1.5 本文主要研究内容及技术路线  32-35
第二章研究区软土特性研究  35-64
  2.1 引言  35
  2.2 研究区软土的物理力学性质  35-44
    2.2.1 软土层分布  35-36
    2.2.2 软土基本物理性质  36-39
    2.2.3 软土压缩特性  39-42
    2.2.4 软土抗剪强度特性  42-44
  2.3 软土的灵敏度及其结构性  44-51
    2.3.1 软土的灵敏度  44-47
    2.3.2 软土的结构强度  47-51
  2.4 软土的微结构研究  51-62
    2.4.1 软土微观结构特征  51-58
    2.4.2 微观结构定量化研究  58-62
  2.5 小结  62-64
第三章高填方软土路基处理设计与监测  64-77
  3.1 引言  64
  3.2 处理方案选取  64-66
    3.2.1 工程概况  64-65
    3.2.2 方案选取  65-66
  3.3 真空联合堆载预压方案设计  66-73
    3.3.1 排水体布置  67-69
    3.3.2 边界密封处理  69-70
    3.3.3 真空传递系统  70-71
    3.3.4 加荷系统设计  71-72
    3.3.5 双指标控制的真空预压  72-73
  3.4 监测方案设计与实施  73-75
    3.4.1 监测设计  73-74
    3.4.2 现场控制  74-75
  3.5 小结  75-77
第四章真空联合堆载预压法加固机理  77-105
  4.1 引言  77
  4.2 真空联合堆载预压加固机理的一些问题探讨  77-102
    4.2.1 真空预压中几个概念辨析  77-78
    4.2.2 负压荷载的传递规律  78-84
    4.2.3 地下水位的变化  84-93
    4.2.4 加固有效深度分析  93-96
    4.2.5 真空作用强度的影响  96-99
    4.2.6 加固地基影响范围分析  99-102
  4.3 真空预压中土体的微观结构变化  102-103
  4.4 小结  103-105
第五章真空联合堆载预压稳定分析  105-127
  5.1 引言  105
  5.2 真空联合堆载预压法稳定特征研究  105-109
    5.2.1 软土的强度增长  106-108
    5.2.2 孔压变化特性  108-109
  5.3 真空联合堆载预压失稳事例分析  109-114
    5.3.1 事故现场概况  110-111
    5.3.2 事故原因分析  111-114
  5.4 研究区真空联合堆载预压稳定分析  114-125
    5.4.1 稳定计算  114-116
    5.4.2 基于灰色系统理论的稳定预测研究  116-121
    5.4.3 现场监测  121-125
  5.5 小结  125-127
第六章软土的弹塑性损伤力学模型研究  127-145
  6.1 引言  127
  6.2 损伤力学及其在岩土中的应用  127-129
  6.3 损伤函数与屈服函数  129-136
    6.3.1 损伤变量与损伤演化  129-131
    6.3.2 屈服函数与硬化规律  131-133
    6.3.3 弹塑性损伤模型  133-136
  6.4 弹塑性损伤模型 Biot 固结有限元方法  136-138
    6.4.1 有效应力原理  136
    6.4.2 静力平衡方程的增量分析  136-137
    6.4.3 渗流连续性方程分析  137
    6.4.4 比奥固结理论的有限元理论公式  137-138
  6.5 弹塑性损伤模型参数的确定  138
  6.6 弹塑性损伤模型的性状分析  138-143
    6.6.1 网格剖分及加荷计划  138-139
    6.6.2 参数选取  139-140
    6.6.3 结果分析  140-143
  6.7 小结  143-145
第七章工后沉降控制与路面施工时间预测  145-162
  7.1 前言  145-146
  7.2 研究区现状介绍  146-147
  7.3 计算条件  147-149
    7.3.1 计算目的和方法  147-148
    7.3.2 参数选取  148
    7.3.3 计算工况  148-149
  7.4 结果分析  149-160
    7.4.1 曲线拟合  149-150
    7.4.2 应力应变分析  150-154
    7.4.3 预测结果分析  154-160
  7.5 小结  160-162
第八章结论与建议  162-166
  8.1 结论  162-165
  8.2 进一步工作建议  165-166
参考文献  166-178
攻博期间公开发表论文  178-179
致谢  179-180
摘要  180-184
Abstract  184-189

真空联合堆载预压软土路基稳定控制与沉降预测

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