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真空预压法及真空联合堆载预压法作为一种行之有效有效的软土地基处理方法,具有诸多优点。近年来,该法在高速公路、高等级公路桥头段、机场、发电厂和码头堆场等软基处理中得到广泛应用。利用真空预压法加固软土地基,会引起加固区外土体发生较大的变形甚至裂缝,对周围环境造成不利影响。
目前,对真空预压加固区内土体的变形机理、固结沉降计算方法研究的比较透彻,但对影响区土体的变形机理及水平影响范围问题研究的还不是很深入,现场试验和理论分析得出的结论还不太一致。本文在前人研究成果的基础上,依托高速公路软基加固试验段工程,对真空预压的影响范围问题做了进一步的探讨。
本文的主要工作及结论有:
1.利用Flac 3D软件建立数值计算模型,并通过工程实例验证了数值模型的适用性,数值计算结果与实测数据的比较表明,数值计算不仅可以较好的反映加固区内土体的变形情况,而且也适用于计算加固区外土体的变形情况。计算得到的深层水平位移较实测水平位移偏大,但地表位移较为合理。
2.利用数值计算的方法,分析了真空预压影响区土体的变形机理。①加固区土体收缩变形的诱导变形是影响区土体变形的重要原因之一;②真空度在影响区土体中真空度衰减很快,只有加固边界附近土体的变形受影响区内真空度分布的影响较大;③土体粘聚力在5kPa-30kPa时,加固边界外10m内地表土体在加固末期都处于抗剪塑性状态,粘聚力超过20kPa后,其变化对变形的影响很小;④渗流对影响区土体变形的影响程度与影响区地下水位下降深度有关;④影响区地下水位下降使影响区土体在自重作用下产生固结变形,地下水位的下降值随工程地质条件和施工工艺的不同,差异较大。
3.利用数值模拟的方法,计算了真空度、土层、排水体、加固面积、土质参数对真空预压影响范围的影响。真空预压影响范围随真空度、软土层厚度的增加而近似线性增加;加固宽度大于加固深度2倍后,对影响范围的影响很小:土体变形模量对影响范围大小的重要影响因素之一。
4.计算了真空预压加固软基对相邻道路的影响,结果表明,在本文的限定的条件下,真空预压对相邻道路的影响范围小于17m。
5.计算了堆载及隔离墙对减小真空预压影响范围的效果,通过联合堆载预压,可以有效的减小真空预压的影响范围,设置隔离墙能大幅减小加固边界外10m范围内的土体变形。
6.通过对真空预压工程实例的计算,表明数值模拟可以用来计算影响区土体的变形情况,但计算得到的水平位移要稍大于实测值,深层水平位移的计算值较实测值偏差较大。