本文關(guān)鍵詞：軟基上大砂袋圍堰的變形與失穩(wěn)模式研究　出處：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：近十余年來(lái),我國(guó)近海工程發(fā)展很快,出現(xiàn)了多種軟基處理與圍堰修建的新技術(shù),其中大砂袋圍堰是應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)型式。大砂袋圍堰采用大尺寸的土工布包裹砂土,相互搭接堆填,擁有良好的整體性和變形協(xié)調(diào)能力,但是工程中仍出現(xiàn)多個(gè)失穩(wěn)的案例,這說(shuō)明關(guān)于大砂袋圍堰的認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)理論還有待改進(jìn)。鑒于此,本文設(shè)計(jì)了新穎的離心模型試驗(yàn),結(jié)合數(shù)值模擬及工程案例分析,對(duì)軟基上大砂袋圍堰的變形特征、破壞模式及失穩(wěn)機(jī)理展開(kāi)了深入研究。主要工作及成果如下:(1)大砂袋圍堰的變形形態(tài)與失穩(wěn)過(guò)程的離心模型試驗(yàn)研究。共進(jìn)行了三組離心模型試驗(yàn),模擬了不同加載速率、有無(wú)塑料排水措施下的軟基上大砂袋圍堰的填筑過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果表明:土工布的存在,使得大砂袋圍堰的變形基本以豎向沉降為主,限制了其水平位移;在天然軟土地基和快速加載的情況下,地基的不均勻沉降明顯,圍堰中心處沉降,土工布受壓,坡腳處隆起,土工布受拉,加載速度越快,土工布受力越大;采用塑料排水板處理后,一定程度上減小了大砂袋圍堰的總沉降量,大大削弱了地基的不均勻沉降,同時(shí)加快了地基排水固結(jié),有利于圍堰的穩(wěn)定;大砂袋圍堰受力主要集中在較低層大砂袋上,尤其是坡腳處的土工布受力明顯較大,幾乎被拉斷。土工布應(yīng)變測(cè)量難度大、精度低,一直是模型試驗(yàn)中土工布量測(cè)的難題。首次嘗試采用柔性膠粘貼電阻應(yīng)變片,通過(guò)對(duì)粘合劑粘貼形狀與厚度等的精細(xì)控制研究,使得應(yīng)變片能夠與土工布協(xié)同變形,從而實(shí)現(xiàn)了土工布應(yīng)變的較準(zhǔn)確量測(cè),同時(shí)研制了一套用于土工布應(yīng)力標(biāo)定的設(shè)備。(2)土工布強(qiáng)度對(duì)軟基上大砂袋圍堰變形形態(tài)和失穩(wěn)模式的影響。采用數(shù)值分析對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,模擬了依托工程大砂袋圍堰的施工全過(guò)程。結(jié)果表明,當(dāng)?shù)鼗屯凉げ嫉膹?qiáng)度均較低時(shí),圍堰中部沉降,坡腳軟土向外水平位移及隆起,地基塑性破壞,繼而導(dǎo)致底層土工布急劇變形受力陡增,大砂袋自下而上依次被拉斷,形成連續(xù)貫通的滑動(dòng)面,大砂袋圍堰滑動(dòng)斷裂破壞;這種破壞模式與依托工程及離心試驗(yàn)中大砂袋圍堰的失穩(wěn)方式基本一致。而當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度較低,土工布強(qiáng)度較高時(shí),地基的塑性破壞,并不會(huì)引起土工布被拉斷,其失穩(wěn)模式為圍堰整體沉陷,地基呈整體剪切破壞�；诖颂岢隽烁倪M(jìn)的大砂袋圍堰的施工工藝,即在底層大砂袋處采用高強(qiáng)度土工布或多加鋪設(shè)一層土工格柵,可確保在地基已發(fā)生較大變形甚至破壞的前提下,土工布不被拉斷,圍堰自身安全穩(wěn)定。(3)地基極限承載力公式的推導(dǎo)。大砂袋圍堰尺寸長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米甚至上百米,圍堰置于軟基上,如一亜船浮在水上。如通過(guò)高強(qiáng)土工布加筋增大圍堰的剛度,那么即便地基產(chǎn)生大的變形甚至破壞,上部圍堰也不會(huì)產(chǎn)生邊坡的撕裂滑動(dòng)破壞,也就是上述的第二種破壞模式。針對(duì)這種破壞模式,基于太沙基和Rowe的地基承載力理論,提出了改進(jìn)的基底等效寬度計(jì)算方法,得到了軟基上大砂袋圍堰的地基極限承載力計(jì)算公式。(4)施工穩(wěn)定性控制標(biāo)準(zhǔn)研究。軟基上快速填筑大砂袋圍堰時(shí)的穩(wěn)定控制十分重要,以道中沉降速率、坡腳水平位移速率兩個(gè)變形指標(biāo),作為施工穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)指標(biāo)是合適且可靠的�；诙鄠�(gè)軟基上路堤施工的觀測(cè)數(shù)據(jù),周小文等人提出了區(qū)分穩(wěn)定區(qū)與非穩(wěn)定區(qū)的臨界狀態(tài)線,經(jīng)驗(yàn)證該臨界狀態(tài)線可用于軟基上大砂袋圍堰施工穩(wěn)定性控制。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P751;TV551.3

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