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大型复杂软土工程建设,对地基处理技术与理论提出了巨大的挑战,其共同特点是:地基承载力小,软土地层较厚,处理技术复杂且不能完全保证处理后效果。随着大型工程特别是我国东南沿海地区工业及民用建筑的迅猛发展,大量沿海海漫滩~海积平原软土地基处理技术问题越来越受到广大工程界人士的高度重视。
在沿海众多的软土地基处理方法中,塑料板和砂井排水固结技术是我国目前常采用的一种软基处理方法,并得到了持续广泛的应用。如我国澳门国际机场人工岛地基处理工程,淤泥及淤泥质粘土厚约18m;南京炼油厂油罐群软基处理工程;中科院上海分院脑研所试验大楼地基工程;深圳市滨海大道软基处理工程;珠海发电厂60万m2软基加固工程,以及天津港东突堤超软基加固工程等等都采用了塑料排水板或砂井排水预压法加固软土地基的设计与施工。与其他软基处理方法相比,其具有控制土体变形能力较强的技术优势;与内支撑相比,其具有造价低、施工方便、无污染、低耗能等众多优势;与水泥土墙相比,其具有材料用量少、适用范围广、环境污染小的优势;与逆作法相比,其具有设备简单、技术要求低、推广性强、适用性广的优势。
但是,在排水板与砂井堆载预压加固软土地基的过程中,仍有不少问题值得我们去研究。特别是在软基堆载预压加固的过程中,不同场地的地质条件所依靠的排水体可能就有所不同,无论是塑料排水板做为排水体还是砂井做为排水体,都可能随着社会的发展与进步而不断地发展和完善。这篇论文就是在分析前人研究成果的基础上,对宝钢集团湛江钢铁工程软基加固过程中的监测数据(即孔隙水压力和变形等数据)进行了分析。研究堆载预压过程中地基土的固结沉降问题,具体来将,整篇文章包括如下几个方面的内容:
1.软土地基固结与沉降计算的理论与研究;
软土地基固结与沉降理论不仅是全篇文章研究的基础,也是后续展开实例分析和固结沉降效果对比的前提。主要内容有:(1)介绍软土压缩基础理论,给出常见得软土压缩的e~p与e~1gp曲线。研究高压缩性土的具体特点。(2)介绍软基固结沉降计算理论的发展历程,从太沙基一维固结理论计算,再到太沙基伦杜里克的二维与三维固结与沉降计算理论,以及比奥的真三维固结理论。(3)介绍了软基沉降的反演与预测理论,着重介绍了双曲线法和星野法的沉降拟合计算,最后介绍了生长曲线理论与变权重组合理论预测软基沉降的问题。
2.湛江钢铁工程软基处理介绍;
通过介绍宝钢集团湛江钢铁工程大型软基处理项目,为后续工程实例分析做对比研究的准备,是论文主要实例分析的依据。主要内容有:(1)介绍张江钢铁工程软基处理项目的工程概况与场地工程地质条件。(2)介绍了试验区软土层的基本情况和堆载预压加固设计的平面布置图、剖面示意图,以及在堆载预压加固过程中场地地基图的改良情况。(3)着重介绍了堆载预压加固过程中需要说明的问题和场地地基土的工程特性与评价。
3.基于场地实测资料的固结与变形分析;
通过介绍沉降、水平位移、孔隙水压力等监测项目,利用试验中所测试的数据,整理和分析,塑料排水板与砂井两个场地的地基土加固情况。主要内容是:(1)分层沉降数据分析,包括分成两个场地分层沉降量的对比分析和两种排水体加固粘性土与砂性土的差别分析。(2)联系场地的固结情况分析了水平位移的变化情况。(3)分析了两场地监测孔的孔隙水压力的消散情况。并详细地对比分析了塑料排水板与砂井场地同等深度位置孔隙水压力的变化情况。(4)进行两个场地固结效果的对比分析,包括固结度的计算。根据两场地孔隙水压力消散等值线图,分析场地的固结变形情况。
4.基于场地实测资料的沉降反演与预测分析;
根据实测沉降曲线和分层沉降情况,利用分层总和法或星野法计算场地的最终沉降量,然后计算地基土在固结基本完成情况下的沉降固结沉降时间表,分析两个排水体场地堆载预压法加固地基的具体效果。主要内容有:(1)根据实测资料和土工试验成果分析并计算地基沉降量。利用固结时间于沉降关系对两场地固结效果进行初步对比。(2)利用生长曲线模型对实测沉降曲线进行拟合,推求出场地地基土在固结基本完成的情况下所产生的沉降量,并列出固结度、沉降量与时间的关系表。综合分析两种排水体加固地基的效果。