【摘要】：“壩前淤泥面加壩”是寧夏南部黃土丘陵地區(qū)及其周邊省區(qū)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中普遍采用的施工方法。長(zhǎng)期以來工程中對(duì)“壩前淤泥面加壩”技術(shù)的理論可行性分析、施工技法總結(jié)等的完整理論分析資料較少,目前“壩前淤泥面加壩”工程的設(shè)計(jì)和施工多依靠工程經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行,雖基本滿足工程需要,但在長(zhǎng)期應(yīng)用中仍暴露出一些問題和不足。本文針對(duì)“壩前淤泥面加壩”施工方法中飽和淤泥土的大變形非線性固結(jié)沉降特點(diǎn),借鑒分段線性有限差分方法思想,在分層碾壓填筑加載方式下,對(duì)壩前淤泥土的固結(jié)計(jì)算理論進(jìn)行研究。以寧夏固原市采用壩前淤泥面加壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固的相關(guān)水庫(kù)為研究對(duì)象,引入分段線性差分方法(CS2.APiecewise-Linear Model For Large Strain Consolidation)并結(jié)合堆載預(yù)壓固結(jié)措施,建立了壩前淤泥土分段線性差分一維大變形固結(jié)模型,模擬土壩加高施工中的分級(jí)加載過程,探討壩前淤泥土一維固結(jié)過程中考慮大變形固結(jié)與小變形固結(jié)之間的差異性;在此基礎(chǔ)上,分析和建立分段線性排水板-堆載預(yù)壓耦合固結(jié)模型,以徑向固結(jié)模型模擬計(jì)算了壩前淤泥土中插入塑料排水板后,淤泥土在加載過程中的固結(jié)度、超孔隙水壓力的消散狀況和孔隙比的變化。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)利用固結(jié)、滲透儀器開展逐級(jí)加載條件下不同深度處壩前淤泥土固結(jié)-滲透特性試驗(yàn),研究結(jié)果表明:①在同一荷載作用下,隨著深度的增加,淤泥土樣的變形量逐漸減小;②不同深度處的淤泥土孔隙比隨著荷載的增大逐漸減小,e-lgp曲線均表現(xiàn)出直線狀態(tài),孔隙比與固結(jié)壓力之間呈現(xiàn)明顯的對(duì)數(shù)關(guān)系;③不同深度處的淤泥土滲透系數(shù)均隨著固結(jié)壓力的增大而減小,后期降低較緩慢,呈現(xiàn)出明顯的非線性,且孔隙比與滲透系數(shù)關(guān)系密切,滲透系數(shù)隨孔隙比的減小而逐漸減小,利用單指數(shù)衰減方程可以較好地表達(dá)淤泥土滲透系數(shù)與固結(jié)壓力及孔隙比與滲透系數(shù)之間的關(guān)系。(2)建立壩前淤泥土分段線性差分一維大變形固結(jié)模型,編制Fortran計(jì)算程序,計(jì)算分析表明:①在固結(jié)的初始階段,以壩前淤泥土沉降變形為基礎(chǔ)的大變形固結(jié)度與小變形固結(jié)度之間相差較小,隨著時(shí)間的增加,大變形固結(jié)度發(fā)展較小變形固結(jié)度緩慢,在實(shí)際施工過程中計(jì)算淤泥土固結(jié)度時(shí)應(yīng)以大變形計(jì)算值為參考;②同一時(shí)刻、同一深度處的大變形超靜孔隙水壓力的計(jì)算值大于小變形計(jì)算值,在淤泥土土工參數(shù)一定的條件下,當(dāng)土體的變形較大時(shí),小變形固結(jié)得到的超靜孔壓有較明顯的消散;③第四級(jí)加壩結(jié)束后淤泥土內(nèi)的超靜孔壓值達(dá)到最大,此時(shí)土體有效應(yīng)力最小,施工時(shí)應(yīng)對(duì)這一時(shí)段進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。(3)建立分段線性排水板-堆載預(yù)壓耦合固結(jié)模型,編制Fortran計(jì)算程序,得出結(jié)論如下:①在計(jì)算模型中增設(shè)豎向排水板,淤泥土的固結(jié)速率明顯加快,與未增設(shè)豎向排水板時(shí)計(jì)算的淤泥土固結(jié)度相比,提前43天達(dá)到相同的固結(jié)度。②由于豎向排水板的布設(shè),淤泥土中超靜孔壓隨著時(shí)間的增加逐漸消散,淤泥土內(nèi)布設(shè)塑料排水板與未布設(shè)塑料排水板相比,可節(jié)約163天工期。
【圖文】：

豎￣邋（ｆ＜0），／／。，荷載為％，地下水位為．。以壩前淤泥土為基準(zhǔn)面，建立歐拉坐標(biāo)系，Ｚ為相對(duì)于重力從逡逑固定基準(zhǔn)面正向上的坐標(biāo)，＿／為單元的坐標(biāo)，相對(duì)于壩前淤泥土上邊界正向下。將整個(gè)派泥逡逑土沿豎向細(xì)分為＆層，Ｉ，，Ｚ，．分別為單元＿／的初始高度和中心節(jié)點(diǎn)高程，每個(gè)元素的初始逡逑高度１。＝／＾／／？，。在時(shí)間／邋＝邋0時(shí)，，瞬時(shí)豎向荷載Ａｇ施加于壩前淤泥土，其中可根據(jù)實(shí)逡逑際加載情況隨時(shí)間不斷變化。時(shí)間／后淤泥土變形如圖２－ｌｂ所示，單元屬性在每個(gè)時(shí)間步上逡逑

對(duì)于分段線性固結(jié)計(jì)算模型中懫用的固結(jié)過程基，Ｐａｔｒｉｃｋ邋Ｊ．邋Ｆｏｘ并未采用連續(xù)函數(shù)形式的固結(jié)過程基本關(guān)系式，而是根據(jù)淤泥土固結(jié)－滲透聯(lián)合試驗(yàn)獲取的逡逑有效應(yīng)力、滲透系數(shù)關(guān)于孔隙比間試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，分別進(jìn)行分段線性插值，形式如圖２－２所示。逡逑圖２－２ａ中壓縮曲線由個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)線性連接而成，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分別代表豎向有效應(yīng)力和孔逡逑隙比６的坐標(biāo)。圖２－２ｂ中滲透系數(shù)關(guān)系曲線由《個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)線性連接而成，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分別逡逑代表孔隙比ｉ和滲透系數(shù)廠的坐標(biāo)。上標(biāo)ａ和－用于區(qū)別孔隙比、有效應(yīng)力和n蟯趕凳氖溴義

本文編號(hào)：2626409