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波浪循环荷载作用下防波堤-地基稳定性研究
| 论文题名： | 波浪循环荷载作用下防波堤-地基稳定性研究 |
| 关键词： | 防波堤;地基稳定性;波浪循环荷载;动三轴;有限元分析;箱筒型基础;十字板强度 |
| 摘要： | 饱和软粘土地基在波浪荷载的循环往复作用下,土体产生软化效应。表现为土体的强度降低,变形模量减小,从而使软粘土地基的承载能力大幅度降低,影响结构的安全稳定性。对长江口深水航道治理工程导堤失稳因为进行了分析和总结,提出对于修建在软土地基上的防波堤、导堤等港口结构物和建筑物,必须考虑波浪循环荷载引起的地基强度弱化现象。以天津港原状软粘土为研究对象,通过室内试验手段研究半圆体沉箱、筒型基础等港口结构物地基土在波浪作用下的强度软化特性及其稳定性分析方法。本文主要的研究内容包括: 1.粘土的循环软化程度与土的灵敏度有关。灵敏度对粘性土循环软化作用的重要性与松散程度对饱和砂土液化的影响类似。采用室内十字板测试仪进行了灵敏度试验,重塑土样(充分扰动)的强度降低到原状土样的强度的22％～42％,可用来判断土样充分扰动情况下的软化程度； 2.在总结前期进行的长江口航道治理工程中的导堤软粘土地基软化问题的研究的基础上,增加了新的验证性和对比性试验,试验结果取得了与前期研究较为一致的规律性成果。提出了考虑不同的应力组合和实际的应力路径加载的室内动三轴试验方法,动、静三轴试验结果经过归一化分析,呈现比较明显的规律性,建立了软粘土强度软化程度与环境条件、荷载条件的关系,确定了软粘土动力软化的判别标准,为工程应用提供了便捷手段； 3.正常固结的饱和软粘土,经不排水循环后,土体抗剪强度发生降低,类似于金属的“疲劳”现象。主要因为是循环荷载使软粘土内部产生累积孔隙水压力和不可恢复的结构性破坏。基于循环荷载下累积孔隙水压力和累积变形规律的分析,从能量转化角度,探讨了软粘土在波浪动荷载作用下的强度弱化机理； 4.根据半圆体防波堤上的波浪力以及地基应力分布特征,利用软粘土强度弱化程度的室内试验成果,对半圆体防波堤软土地基加固前、后的稳定性进行了有限元分析,计算结果与实测数据吻合较好,提出在强度发生软化的情况下半圆体防波堤的稳定性分析方法。 5.通过对天津港原位十字板剪切强度试验结果的统计回归,提出根据原位十字板剪切试验结果确定天津港软粘土抗剪强度指标的方法。由此方法得到的抗剪强度统计回归指标可以直接用来进行边坡稳定分析,土压力计算以及地基承载力评估。根据推算的软粘土抗剪强度指标,提出箱筒型基础防波堤稳定性的简化分析方法。 |
| 作者： | 封晓伟 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 闫澍旺 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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