动力排水加固饱和软粘土试验研究

论文摘要

我国沿海地区建设用地十分紧张,该地区又广泛分布着大量海相沉积的深厚饱和软粘土。如何有效处理这类土体,使之为我国初会建设服务,已经成为一个具有巨大经济价值的课题。饱和软粘土一般都具有高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性等特点。动力排水固结法是近些年来发展起来的一种新的地基处理方法,在处理饱和软粘土的实践中已获得成功。这种方法的关键是超孔隙水压力的快速消散和对处理效果的评估。由于土层工程地质条件的复杂性,目前对该方法无论是从理论探讨、室内试验、现场试验以及设计计算方面尚未有统一的理论和方法。本文试图通过从原子中电子受激获得能量实现跃迁的现象中得到启示,认为强夯无疑是能量的转换,在强夯的确过程中使得部分弱结合水获得能量,使其水性得以改变成为自由水。同时强夯也使饱和软粘土的渗透性增大,从而能够维持一个动态稳定的过水断面,而塑料排水板使得排水更加容易,这些是孔隙水压力能够快速消散的关键。然后运用灰色系统理论建立了对动力排水加固饱和软粘土的加固效果的预测模型,编制了相应的Matlab程序。最后运用灰色系统理论中的优势分析原理对影响强夯加固效果的一些主要因素及其影响程度进行了分析和量化,并运用层次分析法原理对设计方案进行了筛选,为施工提供了参考。以上几点工作,对动力排水固结法的加固机理的探讨为理论研究提供了一种新的视角;灰色系统模型预测的建立,使人们脱离了以往的研究思维,从不充分的信息中去寻找更多未知信息,从宏观方面去把握加固效果的总体效应;最后优势分析和层次分析法的运用无疑对强夯设计方案有一个定量的比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 软土的一般特征
• 1.1.2 软土中粘土相的重要影响
• 1.2 常见的软粘土处理方法
• 1.3 动力排水固结法
• 1.3.1 目前存在的问题
• 1.3.2 研究方向
• 1.4 本课题的研究内容与研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 1.5 预期成果及意义
• 1.5.1 预期成果
• 1.5.2 意义
• 本章小结
• 第2章 强夯法处理地基
• 2.1 强夯法的发展
• 2.2 强夯法的研究现状
• 2.2.1 强夯法加固地基机理
• 2.2.2 有效加固深度的确定
• 2.3 强夯的研究方法
• 2.3.1 数值分析法
• 2.3.2 简化理论法
• 本章小结
• 第3章 现场试验方案简介
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 场区自然气象条件
• 3.1.2 区域地质及地震情况
• 3.1.3 场地岩土工程条件
• 3.2 现场试验方案设计简介
• 3.2.1 排水系统
• 3.2.2 强夯
• 3.2.3 试验测试项目
• 本章小结
• 第4章 现场试验结果分析与探讨
• 4.1 孔隙水压力消散及土层固结分析
• 4.1.1 初始孔隙水压力分布类型
• 4.1.2 孔隙水压力消散率及固结度计算方程
• 4.1.3 强夯前孔隙水压力监测及计算
• 4.1.4 强夯过程中孔隙水压力变化
• 4.1.5 夯后孔隙水压力监测及计算
• 4.1.6 关于孔隙水压力消散计算的小结
• 4.2 单击夯击能与单击平均夯沉量
• 4.2.1 单击夯击能的变化
• 4.2.2 单击平均夯沉量的变化
• 4.2.3 夯后土层厚度的变化
• 4.2.4 夯后地表高低变化情况
• 4.2.5 夯后加固效果检验
• 4.3 动态设计
• 本章小结
• 第5章 动力排水加固饱和软粘土机理探讨
• 5.1 强夯加固饱和土
• 5.1.1 强夯冲击引起的波动
• 5.1.2 强夯中的能量变化
• 5.1.3 强夯加固饱和土的原理
• 5.1.4 饱和土的强夯机理
• 5.2 排水固结法的基本思想
• 5.3 动力排水固结法加固机理探讨
• 5.3.1 动力排水固结法
• 5.3.2 动力排水固结法加固机理
• 5.3.3 几点讨论
• 本章小结
• 第6章 动力排水加固饱和软粘土灰预测
• 6.1 灰色系统理论基本原理与建模思想
• 6.1.1 灰色系统的基本概念
• 6.1.2 灰色系统的基本原理
• 6.1.3 灰色系统的建模思想
• 6.1.4 灰色系统预测模型的一般步骤
• 6.2 灰色系统预测模型的工程应用
• 6.2.1 动力排水加固饱和软粘土系统的特点
• 6.2.2 灰色预测模型的建立
• 6.2.3 残差GM（1，1）模型的应用
• 本章小结
• 第7章 用优势分析和层次分析选择方案
• 7.1 优势分析法基本原理
• 7.1.1 灰色关联度分析法
• 7.1.2 灰色关联度的计算
• 7.1.3 优势分析
• 7.2 用优势分析法确定相关因素的影响
• 7.3 层次分析法基本原理
• 7.3.1 建立系统的递阶层次结构
• 7.3.2 构造成对比较判断矩阵和成正互反矩阵
• 7.3.3 权向量和一致性指标
• 7.3.4 层次总排序及一致性检验
• 7.3.5 层次分析法建模步骤
• 7.4 层次分析法的工程应用
• 7.4.1 影响有效加固深度的因素
• 7.4.2 用层次分析法进行方案选择
• 本章小结
• 结论与讨论
• 结论
• 讨论
• 参考文献
• 附录
• 附录A：计算孔隙水消散率及土层固结度的Matlab 程序
• 附录B：灰色预测GM（1，1）模型Matlab 程序
• 附录C：灰色预测残差GM（1，1）模型Matlab 程序
• 附录D：主优势分析程序
• 附录E：方阵的归一化程序
• 附录F：层次单排序一致性检验程序
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢