堤基砂垫层渗透性能需求及织物加筋效果研究

论文摘要

软粘土地基处理常常用到砂垫层和土工织物加筋,本文以有限元法为主要工具,讨论了堤坝工程对砂垫层的渗透性能需求,分析了影响土工织物加筋效果的因素,提出了土工织物加筋设计拉力的经验取值方法,从而为在软粘土滩涂上实现低成本的吹砂筑堤技术、并以土工织物加筋补偿地基强度增长不足,提供理论支持,指导工程实践意义明显。首先,介绍了竖井固结理论、竖井地基处理中水平排水材料、堤坝加筋效果、堤坝加筋土工织物内力与应变测试、土工织物设计拉力取值的研究现状;其次,提出了竖井地基水平排水砂垫层允许渗透系数的简化计算方法,并利用PLAXIS8.6二维有限元岩土专业软件,分析了考虑水平排水砂垫层不同渗透性能时对堤基固结的影响,探讨了工程上对砂垫层的渗透性能需求;再次,采用有限元方法,分析影响土工织物加筋效果的各种因素,探讨加筋土工织物的受力性状,并提出土工织物加筋设计拉力的经验取值方法。最后,通过浙江省平湖市白沙湾至水口围涂一期工程实例及相应原位监测成果分析,验证了细砂应用于竖井地基水平排水砂垫层、土工织物加筋补偿地基强度增长不足、吹砂筑堤法应用于软粘土滩涂的可行性,也验证了理论分析本构模型、参数选取的合理性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1.绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究现状概述
• 1.2.1 关于竖井固结理论的研究现状
• 1.2.2 关于竖井地基处理中水平排水材料的研究现状
• 1.2.3 关于堤基土工织物加筋效果的研究现状
• 1.2.4 关于堤坝加筋织物内力与应变测试的研究现状
• 1.2.5 关于土工织物加筋堤坝时设计拉力取值的研究现状
• 1.3 本文所做的主要工作
• 2.地基固结理论及有限元分析基础
• 2.1 引言
• 2.2 TERZAGHI一维固结理论
• 2.2.1 固结模型和基本假设
• 2.2.2 固结方程
• 2.2.3 固结方程的解
• 2.3 BIOT固结理论及其有限单元法
• 2.3.1 三维应变Biot固结方程
• 2.3.2 平面应变Biot固结方程
• 2.3.3 Biot固结理论的有限单元法方程
• 2.4 竖井地基固结理论
• 2.5 非理想井固结理论
• 2.6 PLAXIS有限元分析基础
• 2.6.1 本构关系及Mohr-Coulomb模型
• 2.6.2 有限元分析基本概念
• 2.6.3 排水及不排水计算方法
• 2.6.4 初始状态分析
• 2.6.5 固结分析及误差控制
• 2.6.6 安全性分析
• 3.砂垫层渗透性能需求分析
• 3.1 引言
• 3.2 砂垫层允许渗透系数的简化计算
• 3.2.1 计算简化假定
• 3.2.2 计算简图
• 3.2.3 计算推求
• 3.3 砂垫层渗透性能需求的有限元分析
• 3.3.1 砂垫层法中砂垫层渗透性能对堤基固结的影响
• 3.3.2 竖井地基中水平砂垫层渗透性能对堤基固结的影响
• 3.3.3 水平砂垫层渗透性能对堤基稳定的影响
• 3.3.4 水平砂垫层渗透性能需求
• 3.4 简化计算结果与有限元分析结果比较
• 3.5 小结
• 4.土工织物加筋有限元分析与设计选用
• 4.1 引言
• 4.2 土工织物加筋的有限元分析模型
• 4.2.1 土工织物的有限元模拟
• 4.2.2 计算模型和加载计划
• 4.2.3 计算参数
• 4.3 加筋效果分析
• 4.3.1 加筋对堤基沉降影响分析
• 4.3.2 加筋对地基土层孔隙水压力影响分析
• 4.3.3 加筋对堤基土层水平位移影响分析
• 4.3.4 加筋对堤坝稳定影响分析
• 4.3.5 加筋效果综合分析
• 4.4 加筋土工织物受力性状分析
• 4.4.1 不同类型土工织物受力性状比较
• 4.4.2 不同极限抗拉强度土工格栅受力性状比较
• 4.4.3 影响土工织物受力性状的主要因素分析
• 4.4.4 堤坝稳定接近极限状态时土工织物的受力性状分析
• 4.4.5 有限元计算结果综合分析
• 4.5 堤坝加筋土工织物设计选用
• 4.5.1 堤坝加筋土工织物类型选用
• 4.5.2 加筋织物设计拉力选用
• 4.6 小结
• 5.工程应用实例及原位监测分析
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 自然条件
• 5.1.2 断面结构
• 5.1.3 软基处理
• 5.1.4 施工工艺及加载过程
• 5.2 原位观测布置
• 5.3 原位观测主要成果分析
• 5.3.1 基底沉降
• 5.3.2 地基侧向（水平）位移
• 5.3.3 地基孔隙水压力
• 5.3.4 现场十字板剪切试验
• 5.3.5 海堤浸润线
• 5.3.6 土工格栅变形
• 5.4 有限元计算成果
• 5.5 综合分析与讨论
• 5.5.1 关于地基强度增值
• 5.5.2 关于实测资料反算固结系数
• 5.5.3 关于最终沉降量预测的讨论
• 5.5.4 关于理论与实测沉降～时间曲线的比较
• 5.5.5 有无插板处理对堤基土层土性的影响
• 5.5.6 通过实测资料综合分析砂垫层采用细砂对堤基固结沉降的影响
• 5.5.7 关于理论与实测格栅应变比较
• 5.6 小结
• 6.结论
• 6.1 本文的结论
• 6.2 对今后工作的建议
• 参考文献
• 作者简历