加強(qiáng)型袋裝砂井綜合治理可液化砂土--淤泥質(zhì)軟粘土互層地基機(jī)理研究.pdf

1、加強(qiáng)型袋裝砂井是廣東省航盛建設(shè)集團(tuán)有限公司巖土分公司的實(shí)踐專家學(xué)者為綜合處治汕(頭)-揭(陽)高速公路大量存在的可液化砂土-淤泥質(zhì)軟粘土互層地基(可液化砂層-淤泥質(zhì)軟粘土層-可液化砂層互層地基或淤泥質(zhì)軟粘土層-可液化砂層-淤泥質(zhì)軟粘土層互層地基)而提出的新方法。論文采用室內(nèi)試驗(yàn)、工程試驗(yàn)、理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬等方法對其機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　 通過振動(dòng)直剪試驗(yàn)和振動(dòng)液化等試驗(yàn)，分析了振動(dòng)對砂土強(qiáng)度的影響規(guī)律、孔隙水壓力的變化規(guī)律與液

2、化機(jī)理，得出：①由于振動(dòng)作用，ψ值一般降低1°～3°，c值減少50％以上；②振幅、振動(dòng)頻率、不同激振方式和振動(dòng)速度對抗剪強(qiáng)度部有影響；③隨著振動(dòng)的施加，孔隙水壓力迅速升高，然后趨于穩(wěn)定，同時(shí)，孔隙水壓力還表現(xiàn)出波動(dòng)性，即具有一定的頻率和幅值；④當(dāng)突然增大的孔隙水壓力達(dá)到一定程度時(shí)，其向上滲流的分量達(dá)到臨界水頭梯度，此時(shí)，可以使低或中密的飽和砂土砂粒間的有效應(yīng)力減小到零，于是，飽和砂土產(chǎn)生了液化。這些都驗(yàn)證了機(jī)械振動(dòng)對砂土強(qiáng)度有明顯的削弱

3、作用。
　　 通過在廣(州)-賀(州)高速公路三水至懷集段軟基試驗(yàn)段加強(qiáng)型袋裝砂井治理可液化砂層地基試驗(yàn)場進(jìn)行的四種間距組合方案的工程試驗(yàn)，經(jīng)過表面沉降監(jiān)測和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測，驗(yàn)證了加強(qiáng)型袋裝砂井對松-中密砂土有較強(qiáng)的擠密效果，可以達(dá)到治理可液化砂土的程度。
　　 通過在汕(頭)-揭(陽)高速公路第七標(biāo)段加強(qiáng)型袋裝砂井綜合處治可液化砂土-淤泥質(zhì)軟粘土互層地基試驗(yàn)段進(jìn)行的七種方案的工程試驗(yàn)，經(jīng)過靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等手段

4、檢測發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)型袋裝砂井對其中可液化砂層較薄的地基的擠密作用效果不明顯；但經(jīng)過瞬態(tài)面波測試，發(fā)現(xiàn)互層地基向均質(zhì)化地基的變化比較大?？梢哉J(rèn)為在加強(qiáng)型袋裝砂井施工過程中，上面砂層被擠密壓入下面淤泥質(zhì)軟粘土層中的比例比較大。經(jīng)過對汕揭七標(biāo)相應(yīng)區(qū)域加強(qiáng)型袋裝砂井和CFG樁振動(dòng)沉管過程中距孔隙水壓力計(jì)不同距離的沉管和拔管過程均進(jìn)行的孔隙水壓力測試，驗(yàn)證了套管振動(dòng)下沉引起的超靜孔隙水壓力可以達(dá)到使砂土液化的水平。如此驗(yàn)證了加強(qiáng)型袋裝砂井可以通過擠密

5、、壓入等作用達(dá)到治理互層地基可液化砂層的效果。最后通過對路基填土過程中的地面沉降進(jìn)行監(jiān)測，驗(yàn)證了經(jīng)加強(qiáng)型袋裝砂井綜合處治過的地基在袋裝砂井和路基堆載的排水固結(jié)作用下的固結(jié)效果比較好，達(dá)到了綜合處治的目的。
　　 通過運(yùn)用振動(dòng)沉管波動(dòng)方程對加強(qiáng)型袋裝砂井施工過程中振動(dòng)沉管動(dòng)力學(xué)進(jìn)行的分析，并結(jié)合相應(yīng)的室內(nèi)振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，論證了振動(dòng)沉管過程中將會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)管周圍一定范圍內(nèi)的砂土產(chǎn)生液化，從而有助于沉管擠密作用的機(jī)理。
　　 通過運(yùn)

6、用極限承載力法分析了振動(dòng)沉管端動(dòng)阻力和管周動(dòng)摩阻力，并將振動(dòng)沉管端動(dòng)阻力作為圓柱孔擴(kuò)張內(nèi)部擴(kuò)張力的來源，采用圓柱孔擴(kuò)張理論，對導(dǎo)管振動(dòng)下沉過程中擠密砂土引起的地基土水平位移的機(jī)理進(jìn)行的分析，論證了加強(qiáng)型袋裝砂井對可液化砂土水平向擠密作用機(jī)理。
　　 通過引用幾位學(xué)者的結(jié)論對導(dǎo)管振動(dòng)下沉過程中互層地基的蟶向位移進(jìn)行分析，論證了汕揭七標(biāo)試驗(yàn)段在加強(qiáng)型袋裝砂井施工過程中，上面砂層被擠密壓入下面淤泥質(zhì)軟粘土層中的比例比較大的試驗(yàn)成果。<

7、br>　　 通過對地基土在孔擴(kuò)張后卸載作用下的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行的分析，認(rèn)為加強(qiáng)型袋裝砂井導(dǎo)管拔出后，袋裝砂井與沉管孔壁之間的空隙有部分為回彈地基土所充填，有部分則為上部土體垮落提供了空間。
　　 通過引用已有主應(yīng)力軸方向變化對孔隙水壓力變化影響的一系列結(jié)論，以及地下水動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論對振動(dòng)沉管及堆載預(yù)壓過程中互層地基中孔隙水壓力變化規(guī)律進(jìn)行的分析，沉管對互層地基孔隙水壓力作用機(jī)理得到了進(jìn)一步論證，且為互層地基加強(qiáng)型袋裝砂井排水固結(jié)

8、機(jī)理研究做了一些鋪墊。
　　 通過對互層地基袋裝砂井排水固結(jié)機(jī)理進(jìn)行分析，并用廣東省航盛建設(shè)集團(tuán)有限公司巖土分公司多年來實(shí)踐總結(jié)的軟土地基施工監(jiān)測原則和軟土地基施工穩(wěn)定性判別新方法--AGO法對經(jīng)加強(qiáng)型袋裝砂井綜合處治的互層地基堆載預(yù)壓施工進(jìn)行監(jiān)測，以及對最終固結(jié)沉降推算方法進(jìn)行分析，論證了經(jīng)綜合處治的互層地基在路基施工過程中排水固結(jié)作用下固結(jié)穩(wěn)定的機(jī)理。
　　 通過運(yùn)用Abaqus對經(jīng)加強(qiáng)型袋裝砂井綜合處治的互層地基排