论文摘要
随着中国经济快速增长以及全球经济的缓慢复苏,许多国家都开始关注海洋资源的开发,而要通过海洋资源来进一步促进经济就必须以沿海地区的发展为基础。真空预压排水固结法有效解决了沿海地区工后沉降过大、强度不高等问题,大大提高了沿海地区工程的进度与质量。真空预压法已经得到广泛的应用,但使用中排水板底部真空度不高、深层土体加固效果不佳和排水板受土颗粒抱团影响产生淤堵等问题却一直没有得到有效解决。因此,针对影响真空预压固结效率的几个问题,进行了如下研究：(1)在总结真空预压法作用机理的基础上,建立适当的模型并分析解释土体的孔隙比是影响排水板内真空度传递的因素之一,并且真空度衰减率随着孔隙比的增加而增大。(2)设计进行真空预压室内试验模型,通过将部分排水板进行密封处理并监测分析排水板内真空度的分布情况。结果显示,受密封段影响的部分排水板内真空度的传递损失量比未密封段小。(3)通过对土体内孔隙水压力的监测,分析研究负超静孔隙水压力沿水平方向和沿竖直方向的衰减率随时间的变化。由数据分析得出水平方向上,衰减率呈现先震荡后平稳的趋势；竖直方向上,衰减率则出现先增长后减弱的趋势。(4)利用室内试验的排水板密封段模拟排水板严重淤堵状态,并通过预先埋设的颜料来跟踪分析密封段周围土体内孔隙水的流动状况。当试验结束后,取出塑料排水板观察发现,密封段周围的孔隙水只会往贴近密封段的上下两端流动,而不会往更远的排水板段渗流。(5)利用大型通用有限元软件ABAQUS对真空预压室内试验进行模拟分析。通过将赵维炳和Indraratna推导得出平面应变等效法进行比较发现,前者计算得出的沉降值略小于后者。(6)利用有限元模拟结果对土体中的侧向位移以及土体某些位置的渗流速度进行分析,结果发现室内试验结束后排水板的最大弯折段并不发生在土体侧向位移最大的部位,由此得知侧向位移对排水板弯折影响不大,并且淤堵部分周围的孔隙水渗流速度会随时间和位置的不同而产生很大的变化。
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中文摘要Abstract主要符号表第一章 绪论1.1 选题依据和研究意义1.2 国内外研究现状1.2.1 真空预压法施工技术的发展1.2.2 真空预压法实验的发展1.2.3 真空预压数值分析方面的研究1.3 真空预压法加固软土存在的主要问题1.4 主要研究内容及技术路线第二章 真空预压法的软土加固机理2.1 引言2.2 真空预压加固软土地基强度增长机理2.3 竖向排水体的真空度分布2.4 加固软土时地基的变形特征2.4.1 强度增长的有效应力路径2.4.2 侧向变形2.5 小结第三章 真空预压室内模拟试验3.1 引言3.2 试验目的3.3 试验方案设计3.3.1 试验仪器的布置情况3.3.2 试验方法3.3.3 试验步骤3.3.3.1 取土3.3.3.2 试验土样调配3.3.3.3 土样填埋3.3.3.4 排水板的制作与打设3.3.3.5 真空表与孔隙水压力计的埋设3.3.3.6 铺设水平排水系统3.3.3.7 密封系统安装3.3.3.8 试抽真空3.3.3.9 正式抽真空3.3.3.10 卸载3.3.3.11 加固后检验3.4 室内真空预压模拟试验加固效果分析3.4.1 试验现象描述3.4.2 沉降随时间的变化及分析3.4.3 真空度随时间的变化分析3.4.4 加固土体中的真空度监测结果分析3.4.5 孔隙水压力随时间的变化分析3.4.6 真空度与超静孔隙水压力之间的关系分析3.4.7 土体加固后的现象描述和效果分析3.4.8 土体加固后的含水量变化3.4.9 排水板弯折及渗流路径分析3.5 试验结论第四章 真空预压法软基加固有限元分析4.1 引言4.2 Biot固结理论及其有限元表达4.2.1 Biot固结理论基本公式4.2.1.1 平衡方程4.2.1.2 几何方程4.2.1.3 水流连续方程4.2.2 二维Biot固结方程组4.3 砂井地基简化计算的比较4.3.1 排水板与砂井的等效4.3.2 砂井地基与砂墙地基的等效4.4 真空预压有限元计算的一些条件4.4.1 初始条件4.4.2 位移边界条件4.4.3 孔压边界值4.4.4 参数的选取4.4.5 荷载施加4.5 模型的建立与计算结果分析4.5.1 模型计算参数值4.5.2 有限元计算模型4.5.3 有限元计算结果分析4.5.3.1 竖向沉降计算结果4.5.3.2 侧向位移计算结果4.5.3.3 超静孔隙水压力计算结果4.5.4 孔隙流速度分析4.6 解决排水板淤堵的二次插板4.6.1 二次加固模型4.6.2 二次加固的效果分析4.7 本章小结结论与展望研究总结研究展望参考文献致谢个人简历
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