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原文传递加强型袋装砂井综合治理可液化砂土--淤泥质软粘土互层地基机理研究

论文题名：	加强型袋装砂井综合治理可液化砂土--淤泥质软粘土互层地基机理研究
关键词：	可液化砂土;淤泥质软粘土;互层地基;加强型袋装砂井;综合治理
摘要：	加强型袋装砂井是广东省航盛建设集团有限公司岩土分公司的实践专家学者为综合处治汕(头)-揭(阳)高速公路大量存在的可液化砂土-淤泥质软粘土互层地基(可液化砂层-淤泥质软粘土层-可液化砂层互层地基或淤泥质软粘土层-可液化砂层-淤泥质软粘土层互层地基)而提出的新方法。论文采用室内试验、工程试验、理论推导、数值模拟等方法对其机理进行了研究。　　通过振动直剪试验和振动液化等试验，分析了振动对砂土强度的影响规律、孔隙水压力的变化规律与液化机理，得出：①由于振动作用，ψ值一般降低1°～3°，c值减少50％以上；②振幅、振动频率、不同激振方式和振动速度对抗剪强度部有影响；③随着振动的施加，孔隙水压力迅速升高，然后趋于稳定，同时，孔隙水压力还表现出波动性，即具有一定的频率和幅值；④当突然增大的孔隙水压力达到一定程度时，其向上渗流的分量达到临界水头梯度，此时，可以使低或中密的饱和砂土砂粒间的有效应力减小到零，于是，饱和砂土产生了液化。这些都验证了机械振动对砂土强度有明显的削弱作用。　　通过在广(州)-贺(州)高速公路三水至怀集段软基试验段加强型袋装砂井治理可液化砂层地基试验场进行的四种间距组合方案的工程试验，经过表面沉降监测和标准贯入试验检测，验证了加强型袋装砂井对松-中密砂土有较强的挤密效果，可以达到治理可液化砂土的程度。　　通过在汕(头)-揭(阳)高速公路第七标段加强型袋装砂井综合处治可液化砂土-淤泥质软粘土互层地基试验段进行的七种方案的工程试验，经过静力触探、标准贯入试验等手段检测发现，加强型袋装砂井对其中可液化砂层较薄的地基的挤密作用效果不明显；但经过瞬态面波测试，发现互层地基向均质化地基的变化比较大。可以认为在加强型袋装砂井施工过程中，上面砂层被挤密压入下面淤泥质软粘土层中的比例比较大。经过对汕揭七标相应区域加强型袋装砂井和CFG桩振动沉管过程中距孔隙水压力计不同距离的沉管和拔管过程均进行的孔隙水压力测试，验证了套管振动下沉引起的超静孔隙水压力可以达到使砂土液化的水平。如此验证了加强型袋装砂井可以通过挤密、压入等作用达到治理互层地基可液化砂层的效果。最后通过对路基填土过程中的地面沉降进行监测，验证了经加强型袋装砂井综合处治过的地基在袋装砂井和路基堆载的排水固结作用下的固结效果比较好，达到了综合处治的目的。　　通过运用振动沉管波动方程对加强型袋装砂井施工过程中振动沉管动力学进行的分析，并结合相应的室内振动试验结果，论证了振动沉管过程中将会导致导管周围一定范围内的砂土产生液化，从而有助于沉管挤密作用的机理。　　通过运用极限承载力法分析了振动沉管端动阻力和管周动摩阻力，并将振动沉管端动阻力作为圆柱孔扩张内部扩张力的来源，采用圆柱孔扩张理论，对导管振动下沉过程中挤密砂土引起的地基土水平位移的机理进行的分析，论证了加强型袋装砂井对可液化砂土水平向挤密作用机理。　　通过引用几位学者的结论对导管振动下沉过程中互层地基的蛏向位移进行分析，论证了汕揭七标试验段在加强型袋装砂井施工过程中，上面砂层被挤密压入下面淤泥质软粘土层中的比例比较大的试验成果。　　通过对地基土在孔扩张后卸载作用下的力学状态进行的分析，认为加强型袋装砂井导管拔出后，袋装砂井与沉管孔壁之间的空隙有部分为回弹地基土所充填，有部分则为上部土体垮落提供了空间。　　通过引用已有主应力轴方向变化对孔隙水压力变化影响的一系列结论，以及地下水动力学的相关理论对振动沉管及堆载预压过程中互层地基中孔隙水压力变化规律进行的分析，沉管对互层地基孔隙水压力作用机理得到了进一步论证，且为互层地基加强型袋装砂井排水固结机理研究做了一些铺垫。　　通过对互层地基袋装砂井排水固结机理进行分析，并用广东省航盛建设集团有限公司岩土分公司多年来实践总结的软土地基施工监测原则和软土地基施工稳定性判别新方法--AGO法对经加强型袋装砂井综合处治的互层地基堆载预压施工进行监测，以及对最终固结沉降推算方法进行分析，论证了经综合处治的互层地基在路基施工过程中排水固结作用下固结稳定的机理。　　通过运用Abaqus对经加强型袋装砂井综合处治的互层地基排水固结过程进行模拟，并将模拟结果与第三章汕揭七标试验段表面沉降监测成果进行对比，发现结果非常接近，同时也验证了互层地基经加强型袋装砂井治理后均质化程度较高的结论，且由于互层地基中含砂比例比较大，其排水固结速度较快。如此进一步论证了加强型袋装砂井可以综合治理互层地基。
作者：	李青松
专业：	地质工程
导师：	彭振斌;吴爱祥
授予学位：	博士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文