真空—堆载联合预压法加固机理及大变形固结有限元分析

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东南沿海地区广泛分布着软粘土,由于软粘土地基的压缩性高、强度低、渗透性质差等特点,在高速公路建设中,有必要对此类地基进行处理,真空—堆载联合预压法是针对该类地质众多处理方法之一,该法兼顾真空预压和堆载预压的优点,在各大工程中已有广泛运用,但是该法在加固机理、地下水位变化等一系列问题上并没有得到统一的认识,且以往的研究往往只考虑小变形对其固结的影响,忽略了大变形的影响,许多情况下计算得到的结果并不准确,不能很好的满足工程需要。鉴于此,本文以真空—堆载联合预压为课题,结合“路桥至泽国一级公路”桥头预压段,利用有限元法对其进行了分析,主要研究内容及成果如下:(1)通过收集国内外相关资料,介绍了真空—堆载联合预压法及其相关理论的研究现状,并在理论上就真空—堆载联合预压法的加固机理做了进一步的分析,从分析的情况来看,在处理软土地基时,真空—堆载联合预压的加固效果要优于单独的真空预压或者堆载预压。(2)分别介绍和总结了大、小变形的固结理论,详细阐述了其推导过程和有限元法,并用算例验证了有限元的可靠性。(3)利用大型通用有限元软件ABAQUS,根据Biot固结小变形理论和基于更新拉格朗日描述的大变形固结理论,将塑料排水板转化成平面砂墙地基,对“路桥至泽国一级桥头段”真空—堆载联合预压段的加固过程及加固效果进行有限元分析,分别计算了土体的最终沉降、分层沉降和水平位移,并将计算结果与实际监测数据对比。数据分析表明,当软土地基的压缩性较高时,考虑大变形效应的有限元计算值与实测数据更加吻合。(4)在大变形基础上,分析了渗透系数、泊松比、塑料排水板打设深度及其通水能力对真空—堆载联合预压加固效果的影响。
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