基于一维和三维固结挤土桩沉降时效计算分析

饱和软黏土地基中的挤土桩,施工引起的桩侧土体超孔隙水压力消散和竖向荷载引起的桩底土体固结是导致其沉降的主要因素。基于三维固结理论,研究了桩侧地基土再固结沉降的变化规律,并从桩-土相互作用的原理出发,结合边界条件,推导出了在桩侧地基土再固结沉降的作用下挤土桩沉降的计算公式。运用太沙基一维固结理论并采用分层总和法计算竖向荷载作用下桩底土体的沉降。提出了饱和软土中挤土桩沉降时效的计算方法。并对工程实例进行了计算分析,其结果符合工程实际沉降规律。     

粘土铺盖的沉降裂缝计算方法

水库蓄水后,粘土铺盖及下卧软粘土层将发生沉降,甚至裂缝。作者结合非稳定渗流计算,对软土层提出排水固结沉降过程的计算方法,并估算了是否发生裂缝的可能性。还对加快和减缓沉降的措施进行了讨论。     

超载预压处理软土的次固结特征及沉降计算

为了研究超载预压软土的次固结特征,分析超载预压处理软土地基的工后沉降,文章考虑应力历史对软土结构性的影响,模拟现场工况,对重塑洞庭湖软土试样进行超载预压后再压缩的一维固结蠕变试验。研究结果表明:经过超载预压的软土卸荷后再进行加载,压缩变形过程中主固结时间明显缩短,约为未经超载预压处理软土主固结时间的1/3,打设排水竖井对软土主固结时间几乎没影响;预压荷载越大,次固结系数越小,超载预压有利于消除软土的次固结沉降;随着建（构）筑物荷载的增加,次固结系数增大;打设排水竖井,未经预压处理软土的次固结系数略有增加,经过超载预压处理软土的次固结系数略有减小,但影响效果不是很明显。考虑应力历史,引入超载增量比,发现次固结系数与超载增量比呈线性递减关系,建立了相应的计算模型,提出了次固结沉降计算公式。试验及分析结果对预压处理地基的设计和施工具有一定的指导意义。     

A new simplified Hypothesis B method for calculating the consolidation settlement of ground improved by vertical drains

Vertical drains are widely used in soft ground improvements to accelerate the consolidation process. This paper develops a new simplified Hypothesis B method for calculating the consolidation settlement of a soil layer improved by vertical drains under the instant and ramp loadings. As a comparison, the traditional Hypothesis A method is also used to calculate the settlement. Then, a fully coupled finite element consolidation analysis is utilized to examine and verify this simplified method and Hypothesis A method. For the instant loading, Carrillo‐Barron method and Zhu‐Yin method are used to obtain the average degree of consolidation for vertical drain system. Typical parameters, such as over‐consolidation ratio (OCR), smear zone, and space ratio of vertical drains, are considered. It is found that the calculation results from the new simplified method in this study agree well with finite element simulations, and relative errors are in the range of 0.1% to 12.3%. Comparatively, there are obvious differences between the calculated results from Hypothesis A method and finite element results. Carrillo‐Olson method and Zhu‐Yin method are utilized to obtain the average degree of consolidation for the vertical drain system to consider the ramp loading. Equivalent time is determined from half of the construction period to calculate the creep compression under the ramp loading. The accuracy of this simplified Hypothesis B method using both Carrillo‐Olson method and Zhu‐Yin method is acceptable with the relative errors less than 9.4%.     

河滩相软土地基路堤沉降变形分析

根据伊洛河河谷平原的河滩相软土地基沉降观测结果,用指数法和双曲线法,并配合最小二乘法拟合分析,推算了地基的最终沉降量及固结参数,运用于沉降计算,发现结果比室内试验更与实际接近。对路堤填筑过程中实测沉降资料的深入分析,总结出填土高度对沉降变形的影响规律,并提出了相应的临界填土高度为2.5 m。     

常规次固结沉降计算方法的改进研究

软土具有高含水率、大孔隙比等特点,在荷载作用下超静孔隙水压力消散后会产生次固结变形。实际工程中很多工程问题是由土体的次固结引起,因此对其沉降进行计算和预测很有必要。针对常规次固结沉降计算方法的不足,进行了改进,使随时间的发展,次固结沉降趋于一个定值而不是无限增长。对Yin & Graham一维弹黏塑性模型进行了简要介绍,并进行了改进,结合改进模型提出一种次固结沉降起讫时间的确定方法。与常规计算公式相比,改进公式可行,且更加合理,可用于实际工程地基次固结沉降的计算。     

Analysis of settlement and lateral deformation of soft clay foundation beneath two full-scale embankments

In 1986, the Malaysian Highway Authority constructed a series of trial embankments on the Muar Plain (soft marine clay) with the aim of evaluating the effectiveness of various ground improvement techniques. This study investigates the effect of two such ground improvement schemes: (a) preloading of foundation with surface geogrids and synthetic vertical drains and (b) sand compaction piles. The paper is focused on the finite element analysis of settlements and lateral displacements of the soft foundation. In scheme (a), the numerical predictions are compared with the field measurements. In scheme (b), only the numerical analysis is presented and discussed in the absence of reliable measurements due to the malfunctioning of the electronic extensometer and inclinometer system during embankment construction. The current analysis employs critical state soil mechanics, and the deformations are predicted on the basis of the fully coupled (Biot) consolidation model. The vertical drain pattern is converted to equivalent drain walls to enable plane strain modelling, and the geogrids are simulated by linear interface slip elements. The effect of sand compaction piles is investigated considering both ideal drains and non-ideal drains, as well as varying the pile stiffness. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

竖向排水井地基工后沉降预测

预测工后沉降是排水固结预压加固软土地基的关键问题之一。根据等应变竖向排水井地基固结理论,提出了沉降曲线的近似计算方法。通过实测沉降资料与近似理论曲线的拟合,获得竖向排水井地基的最终沉降量和平均固结度,从而预估其工后沉降量。将该方法分别应用于真空预压和堆载预压处理的竖井地基,进行工后沉降预测,结果表明该方法是可行的     

生活垃圾填埋过程中的沉降分析与计算

结合生活垃圾PTH蠕变方程式中的相关参数,依据重庆市长生桥垃圾卫生填埋场的填埋工艺和填埋方案,得出填埋历程与填埋高度的关系曲线。通过与土压缩理论计算方法相比较发现,土压缩理论中参数选取主要以经验为主,假设条件也与实际情况不符,而PTH蠕变模型中各参数均可由室内压缩蠕变试验得出,依据充分。计算表明,重庆市长生桥垃圾卫生填埋场在填埋过程中产生的沉降达25.72%,在容量估算中如果忽略这一数据则会对填埋场的经济性分析产生一定影响。     

加荷比对结构性软土沉降特性的影响

软土一般具有结构性,试验表明,加荷比会对结构性软土压缩特性有很大的影响,加荷比增加土体剪切趋势,降低土体结构强度,使土体的结构屈服应力值和压缩指数降低。在试验的基础上,给出了考虑加荷比影响的结构性软土地基的沉降计算方法。工程算例表明,在加载终值相同的情况下,如果加荷比过大,就会增大结构性软土地基沉降产生附加沉降,为了减小对软土结构性的破坏而影响土体压缩特性,建议对结构性软土的加荷比不宜采用为1:1以上,宜采用1:0.25或1:0.5。     

山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法

我国西部山区机场建设的迅猛发展导致高填方地基日益增多。填方体量大、高度高,且存在软弱原地基是此类填方地基的主要特点,这也增加了预测其工后沉降变形的难度。针对山区机场高填方地基的构成特点,将其工后沉降变形的计算分为软弱原地基和上部粗粒填料填方体两部分进行考虑。在分析比较已有简化算法的基础上,对软弱原地基的沉降变形提出了可以考虑施工加载过程的简化计算方法,并应用此法对实际工程进行了计算,所得结果与现场实测值吻合相对较好;通过对室内试验数据进行分析,发现双曲线模型亦能较好的预测粗粒料的蠕变变形,进而在此基础上提出了计算粗粒料填方体长期蠕变变形的简化算法。     

桥头粉喷桩复合地基工后沉降原因分析

为了研究引起搅拌桩复合地基工后沉降的原因,针对粉喷桩加固桥头软基沉降进行Biot固结有限元正反分析。有限元分析时的土体本构模型采用Duncan-Chang非线性弹性模型,反分析时的土体本构模型分别采用Duncan-Chang非线性 弹性模型和Merchant黏弹性模型。计算分析表明,引起粉喷桩加固地基工后沉降的主要因素：早期时是交通荷载引,而后期土体蠕变的影响则占主导地位。     

塑料板排水法加固软基技术

阐述了塑料板排水法加固地基的原理，并对抗剪强度的增长计算和地基沉降的机理进行了分析，对其今后发展方向作了展望。     

双层竖井地基半透水边界固结分析

在现有双层竖井地基固结理论基础上,对双面半透水边界下的固结问题进行了研究,给出了相应的固结解答。将该解答编制成应用程序,对一算例进行了参数分析,以了解双层竖井地基半透水边界的固结特性。算例分析表明,半透水边界对竖井地基的固结影响较大：半透水参数(Rt,Rb)越大,则整个系统的孔压消散越快;半透水参数对与其相邻的土层的固结影响要比远离其边界的土层的固结影响大得多;按变形定义和按孔压定义的平均固结度两者的差别受半透水边界参数的影响。     

地基固结变形反分析研究

某水库库底地基变形较大,蓄水初期曾引起库底沥青混凝土防渗护面开裂。为研究进一步蓄水后可能产生的更大沉降及对沥青混凝土防渗护面的影响,对库底地基土层进行了反分析,研究地基土层的有关参数,利用反分析得到的参数进行了有限元正分析,研究地基的固结特性,为预测进一步蓄水后地基的沉降提供了重要依据。     

水库蓄水对库底沉降影响的数值分析

抽水蓄能电站常采用沥青混凝土进行库底防渗护面处理,过快的蓄水速率和过大的蓄水水头可能导致库底护面开裂。以某抽水蓄能电站的上水库为例,用考虑Biot固结理论的平面有限元法,在依据沉降观测点实测资料优化确定地基土模型参数的基础上,分析了水库蓄水速率和蓄水水头对库底沉降量、沉降率及库底沥青混凝土应变率的影响。结果表明,蓄水速率对地基的最终沉降值影响不明显,而在蓄高水位历时内,地基的沉降增量和最大沉降率均与蓄水速率和蓄水水头有很好的相关性,沥青混凝土的最大应变率仅与蓄水速率相关。     

成层软黏土地基的固结沉降计算分析

针对实际工程中软黏土地基的成层特性及竖井有时并未打穿软土层情况,采用太沙基一维固结理论和巴伦固结理论的基本假定,利用固结度联系孔压与变形,提出一种简化成层软黏土地基的固结沉降计算方法,对竖向排水地基的固结度及沉降等进行预测。对计算的几个关键问题进行探讨：如固结系数的反演选择、竖井未打穿土层时,竖井底部成层地基固结度计算、压缩土层厚度选取等问题。在上述理论的基础上,用FORTRAN语言编写排水竖井固结程序CONSOL,在工程实践中得到应用,取得良好的效果。     

基于沉降资料反演固结系数的方法研究

Asaoka法在岩土工程中经常用于工后沉降的预测,同时Asaoka方法中的 - 直线的斜率 和固结系数 的关系还被广泛用于反演地基的固结系数。但相关资料表明用该方法反演得到固结系数与地基的固结系数存在一定的误差。为此分析了产生误差的原因,并在此基础上,根据Terzaghi一维固结理论推导了的 - 直线的斜率 和固结系数 之间的表达式。分析表明采用推导得到的 - 表达式反演的固结系数与地基的固结系数能够较好地吻合。     

等积变换近似积分法及其应用 ——三相土固结沉降预测研究

半空间点源问题的结果积分往往不能表达为有限形式，经济上未必可行，且不便于工程应用。如与数值法结合，将区域?适当分割并变换为特定的形式，则可降低积分重数，甚至得到解析解。本文将讨论以解析解为基础辅以数值法的近似积分方法，并将其应用于改进扎列茨基解，进而求解三相土的固结沉降问题，并进行参数敏感性分析，得出渗透系数、泊松比以及模量比对固结沉降均有较大的影响；另外该近似解能够较好的求解三相土固结沉降，具有一定的应用价值。     

维持荷载作用下单桩沉降的时间效应

研究单桩在不同维持加载时间的桩顶荷载-沉降关系曲线,揭示了不同载荷比条件下桩侧和桩端下土体中的初始超静孔压分布,分别讨论了土的固结与蠕变特性对单桩沉降的影响。分析表明,土体的固结对单桩的维持载荷试验的影响很小,桩身上的荷载主要以剪应力的形式传递到周围土体中。土体的蠕变对单桩沉降的影响与土的超固结比或沉积时间有关,桩顶沉降中的蠕变部分随超固结比的增大而减小。