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静动力排水固结法是近年来发展起来的一种软基处理新技术,该法对处理饱和软土地基具有投资省、见效快、处理效果好的优点。为了让该法更好地推广应用,本文以广州南沙泰山石化软基处理工程为背景,运用分形几何学理论、人工神经网络原理、数理统计方法、原位试验、土工试验和微结构试验等方法,对饱和软土的静动力排水固结处理技术和微观结构效应进行了研究。
主要研究内容和结论:(1)分析了冲击荷载作用下饱和软土所表现的瞬时孔隙水压力、土压力的动力响应特征,孔隙水压力的增长和消散规律;从多角度分析了静动力排水固结法的加固机理。多种测试结果表明:静动力排水固结法可加快超孔隙水压力的消散速度,降低土的压缩性,提高土体强度,用该法处理饱和软土地基可达到良好的加固效果。(2)分析了广州南沙地区软土工程特性和土性参数相互关系,得到了静动力排水固结法处理前后的物理力学指标的变化规律。(3)利用电镜扫描技术获得软土微观结构图像128幅,运用MATLAB图像处理技术,提取了反映软土微观结构状态的8个特征参数。研究表明:南沙地区软土结构类型为絮状结构、蜂窝结构、凝块关结构;软土的孔隙和颗粒分布具有明显的分形特征。结合广州南沙石化软基处理工程,分析了静动力排水固结法处理前后的软土微观结构效应。从微观结构分析的角度验证了该方法处理饱和软土的有效性。(4)利用Eviews5数据分析软件对微结构参数与压缩系数、压缩模量、内聚力和内摩擦角的相关性进行了研究,建立了饱和软土微结构参数与宏观物理力学性质指标的多元线性回归方程式。(5)利用人工神经网络原理,建立了软土微观结构参数与土体工程性质关系的神经网络模型,找出微观结构参数与宏观物理力学性质的内在联系。(6)针对静动力排水法参数设计和施工工艺等有关问题进行了讨论。