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软土广义的理解是指压缩性高、天然强度低、工程性质差的软弱土层。软粘土在我国大多分布在沿海,内陆平原和山区也有分布。按地质成因软粘上有:滨海环境沉积、海陆过度环境沉积(三角洲沉积)、河流环境沉积、湖泊环境沉积和沼泽环境沉积。此外随着人类活动加剧,产生了大量人工成因的软粘土,如河流酸浚物、吹填土,工业和生活污水沉淀物,工业生产排放的污泥等。随着生产的发展和人口增长,越来越多的软粘土将作为建构筑物地基;人工成因的软粘土排放中为充分利用排放空间,排放过程需要采取措施加以控制,同时人工成因的软粘上排放占用的大量土地,也需治理或作为地基、土料再利用。
沿海地区的地基大多属于海相沉积层,孔隙比高、压缩模量小,在其上修建道路,建造码头,必须先对软土进行处理,消除大部分沉降量,常用的处理方法有排水固结法和桩法。桩基的造价昂贵,因此,在工期允许的情况下,一般采用排水固结法进行处理。
本文以珠海市高栏港集装箱码头软基处理工程现场试验资料为基础,对应用塑料排水板与砂桩联合堆载预压法处理软土地基固结沉降计算分析及施工稳定控制方面作了以下工作:
第一章主要介绍了国内外软基处理研究现状及发展趋势、砂井排水预压法的发展及现状、塑料板排水法软基处理的发展及现状,砂井排水预压法和塑料板排水法软基处理各自的优缺点与本工程采用塑料排水板与砂桩联合堆载的原因,以及本文的选题来源、研究内容及意义。
第二章参考国内外有关文献资料,结合作者己经具有的工程实例对塑料排水板与砂桩联合堆载堆载预压法加固软基的原理和理论进行了说明:对塑料板排水板与砂桩联合堆载预压法固结度计算、地基沉降计算及地基土抗剪强度增长的计算进行了归纳和总结。
第三章对珠海市高栏港集装箱码头软基处理工程做了简介:根据《岩土工程勘察报告》对码头工程地质条件及岩土工程性质做了评价;对本工程中的用塑料排水板和砂桩联合堆载预压法的结构设计予以说明:详细阐述了试验过程中测点的布置及测点埋设方法。
第四章从理论上计算了该工程主固结沉降量、瞬时沉降量和次固结沉降量,同实际监测数据相比较,分析了理论计算值和实际观测数据差异的原因;根据地表沉降标、分层沉降标和孔隙水压力计观测数据,分析其数据发展规律,计算淤泥固结度,分析不同观测方法所计算固结度的差异。
第五章分析了堆载预压施工过程稳定性的控制过程,就珠海市高栏港集装箱码头堆载预压试验区的实测资料,从稳定安全系数和对实测数据反馈分析两个方面介绍了实际工程中的稳定控制过程。
第六章就本文的结论及进一步研究的问题作了简要说明。
通过本课题的研究,主要得出以下结论:
(1)在预压荷载作用下,地表沉降及沉降速率在加荷期间增大,停荷期间减小,沉降时间曲线趋缓;超静孔压同样在加荷期间达到峰值,并随着荷载的增大,峰值出现时间推后,停荷期间孔压消散,其消散速度随着测点深度的增大而减小;侧向位移在加荷后期增大,速率明显快于加荷前期,而在停荷期间位移值减小并在后期出现内缩现象。
(2)为了加速土层的固结,最有效的办法是增加土层的排水途径,缩短排水距离。
(3)在本工程中,沉降速率的警戒值控制在I-1区20~30mm/d,I-2区10~20mm/d,Ⅲ-1区0~10mm/d;侧向位移速率警戒值为5~8mm/d,连续两天超过警戒值必须停止施工或者卸荷;孔压与荷载比值警戒值为0.5~0.6。
(4)为保证其在施工过程中的安全稳定,除了严格按照设计要求施工外,还应先施工I-1区和Ⅲ-1区,最后再进行I-2区的施工。
(5)三点法、Asaoka 法的推算结果精度较高,双曲线法推算结果偏大。三种方法中Asaoka法计算简单,不需太长时间的实测沉降数据即可较准确地推算最终沉降量;但用 Asaoka法推算次固结沉降时,结果非常离散,没有实际意义。
(6)理论计算的主固结沉降值与根据实际观测数据计算的主固结沉降值相差较大,主要有以下几个方面的原因:土体应力路径和应力历史的影响、侧向变形的影响、加载方式及加载速率的影响、施工扰动引起的损伤对沉降的影响。