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塑料排水板在108国道仙海段软基处理中的应用研究

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塑料排水板在108国道仙海段软基处理中的应用研究

作者：严洁西南科技大学

学位级别：硕士

处理软土路基的关键是要在正确认识软土的特性和其危害性基础上,通过借鉴以往的工程经验并结合实际条件,选择合理的软基处理方式,使路基能保持足够的强度和稳定性。本文以国道108线绵阳市城区过境段工程(仙海区段)为研究对象,通过实地... 详细信息

处理软土路基的关键是要在正确认识软土的特性和其危害性基础上,通过借鉴以往的工程经验并结合实际条件,选择合理的软基处理方式,使路基能保持足够的强度和稳定性。本文以国道108线绵阳市城区过境段工程(仙海区段)为研究对象,通过实地调查和数值模拟等方法研究了该段的固结和沉降变形特性。主要的研究内容及成果如下:(1)通过现场勘察、现场测试与实验室测试相结合的方式,获取场区地形与水文特性、软弱地基现场特性与土层参数,并根据不同软土特点对提出了相应的处治措施。(2)根据工程特点,选取典型软土路基断面进行塑料排水板处理,并对该断面进行固结沉降及稳定性等方面理论计算并分析。(3)对该段10个孔的粘土层的进行了沉降计算,分析软土厚度对沉降的影响并得出沉降规律。(4)使用PLAXIS软件,对地基使用塑料排水板处理前后的路基进行数值模拟。分析其超静孔压云图和最终竖向位移云图,验证了塑料排水板能加速软土固结。(5)通过控制变量,进一步模拟研究了排水板打设深度、间距、加载情况对路基的影响。分别计算一次加载和分级加载在不同间距情况下的固结度。分别设置6m、7m、8m、9m和10m的打设深度使用PLAXIS进行建模计算,分析其超静孔压云图和最终竖向位移云图。(6)在全路段的软土路基、高路堤、深挖路堑和桥头路堤等地方布设沉降及水平位移监测点。通过总结研究成果,为类似的项目提供参考数据和经验。

关键词：软土路基塑料排水板固结沉降沉降计算数值分析

塑料排水板堆载预压软土地基沉降分析及其可靠性研究

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塑料排水板堆载预压软土地基沉降分析及其可靠性研究

作者：胡彬长沙理工大学

学位级别：硕士

塑料排水板(Prefabricated Vertical Drains,PVD)结合堆载预压作为常用的地基处理方法被广泛使用在软土区的地基加固,由于软土本身物理力学性质的不确定性以及空间分布的不均匀性,将导致地质勘查结果与工程实际情况存在较大差异,进而对... 详细信息

塑料排水板(Prefabricated Vertical Drains,PVD)结合堆载预压作为常用的地基处理方法被广泛使用在软土区的地基加固,由于软土本身物理力学性质的不确定性以及空间分布的不均匀性,将导致地质勘查结果与工程实际情况存在较大差异,进而对软基处理效果、沉降量分析以及可靠性产生不利影响。因此,本文以深中通道伶仃洋大桥西锚碇吹填土人工岛软基处理工程为依托,基于太沙基有效应力原理对PVD堆载预压软土地基加固机理进行分析,并结合现场监测及数值仿真探讨人工岛筑岛期的软土沉降变形特性,根据软土地基径向固结沉降解析解以及蒙特卡洛理论,提出考虑软土沉降参数变异程度的PVD预压软基沉降量可靠性分析方法。本文主要研究结论如下:(1)采用固结度等效原则的PVD预压软土地基数值模拟方法,既可较好的模拟固结沉降,也可避免PVD数量过多使模型复杂化的问题。通过对固结沉降曲线进行分析发现在PVD堆载预压中,排水系统与加压系统二者缺一不可。PVD堆载预压法处治效果的影响因素分析表明,PVD间距越小或通水量越大,固结沉降速率越大;PVD间距和通水量的改变对最终固结沉降量影响均不明显。(2)基于径向固结沉降解析解答与蒙特卡洛法,提出了 PVD预压地基沉降量的可靠性分析方法,并编制了相应的计算程序。参数变异系数的影响分析表明,对于复杂场地,地基处理后的沉降量控制标准应根据某一超越概率进行校准,当土体变异系数较大时,采用单一的沉降控制标准存在较大的风险。根据本文建立的超越概率与沉降比间的关系式,可获得满足某一超越概率的沉降量控制标准。(3)以深中通道西锚碇人工岛工程为例,结合地层沉降监测结果,对比验证了理论计算方法的合理性。地基沉降量可靠度分析表明,当土体压缩性变异系数为0.18及0.21时,工后沉降量变异系数为0.43,直接采用100mm沉降量控制指标的可靠概率为51%。根据超越概率与沉降比间的关系,为达到95%的可靠概率,经校准后的沉降标准为59mm。现场监测表明,预压达到250天后地基沉降量基本趋于稳定。基于可靠性控制方法,考虑土体参数变异性引起的不确定性,可为工程安全评估提供参考依据。

关键词：地基处理可靠性理论塑料排水板蒙特卡洛模拟数值模拟沉降量

塑料排水板与水泥土搅拌桩综合处治软土地基宽型高路堤的数值模拟

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塑料排水板与水泥土搅拌桩综合处治软土地基宽型高路堤的数值模拟

作者：胡津铭西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,为满足交通量剧增的需求,提升道路通行能力,新建宽型路堤工程日益增多。另一方面,我国软土分布广泛,受软土工程特性影响,路堤高度显著影响着软土地基的沉降、稳定等,软土地基宽型高路堤的力学行为更为特殊化、复杂化,故有必要深... 详细信息

近年来,为满足交通量剧增的需求,提升道路通行能力,新建宽型路堤工程日益增多。另一方面,我国软土分布广泛,受软土工程特性影响,路堤高度显著影响着软土地基的沉降、稳定等,软土地基宽型高路堤的力学行为更为特殊化、复杂化,故有必要深入研究软土地基上宽型高路堤的力学响应并提出合适的处治方式。在各种地基处理措施中,塑料排水板价格低廉,主要通过加快排水效率有效减少工后沉降,但对施工期间稳定性影响较大;而水泥土搅拌桩在提高路堤结构稳定安全性、沉降控制方面效果较好,但成本相对较高。若能将二者综合应用于软土地基宽型高路堤,则能有效发挥各自优势。然而目前关于二者综合处治的设计技术尚未成熟。本文主要基于精细化数值模拟,较为深入地讨论了塑料排水板与水泥土搅拌桩综合处治软土地基宽型高路堤的若干关键技术问题,所主要开展的工作如下:(1)利用有限元软件PLAXIS,构建了软土地基窄型矮路堤、宽型矮路堤、窄型高路堤和宽型高路堤共4组有限元模型,分析了路堤断面宽度、高度这两个几何参数改变时,各工况下软土地基稳定安全性、土体沉降与侧向位移及超孔隙水压力等的变化,从而为后续地基处理措施的科学提出奠定基础。(2)利用有限元软件PLAXIS,建立了全部采用水泥土搅拌桩处治、全部采用塑料排水板处治、路堤中部施打塑料排水板+两侧实施水泥土搅拌桩和路堤中部实施水泥土搅拌桩+两侧施打塑料排水板共4组有限元模型,经与无处治措施时对比稳定安全系数、地基表面施工期沉降、地基表面工后沉降和超孔隙水压力,论证了路堤中部施打塑料排水板+两侧实施水泥土搅拌桩处治宽型高路堤的有效性,从软土地基超孔隙水压分布角度讨论了该综合处治方案的工作机理。(3)针对宽型高路堤,初步提出了当采用路堤中部施打塑料排水板+两侧实施水泥土搅拌桩时,塑料排水板与水泥土搅拌桩二者适宜处治范围比例的确定方法,结合海南东环铁路三亚车站场坪这一工程实例,利用PLAXIS有限元软件开展了二者不同处治范围占比时的参数分析,推荐该工程塑料排水板与水泥土搅拌桩处治范围的占比宜在2:3～4:1之间,这与设计单位实际设计方案相吻合,该工点既有的现场沉降监测成果证实了本文所提出的确定方法的科学性。本文所获研究成果对于进一步丰富软土地基路堤建造技术,科学开展软土地基宽型高路堤的设计具有一定指导意义。

关键词：软土地基宽型高路堤有限元塑料排水板水泥土搅拌桩

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塑料排水板处理地基非线性固结计算研究

岩土力学 2019年第12期40卷 4819-4827页

作者：黄朝煊浙江省水利水电勘测设计院

针对目前国内外竖井地基非线性固结计算大多均采用近似等效法求解的不足,根据软土固结理论及数学理论推导,基于塑料排水板椭圆柱假定,推导了考虑地基土水平渗透系数、压缩模量随固结过程非线性变化影响下的排水板处理地基非线性固结控... 详细信息

针对目前国内外竖井地基非线性固结计算大多均采用近似等效法求解的不足,根据软土固结理论及数学理论推导,基于塑料排水板椭圆柱假定,推导了考虑地基土水平渗透系数、压缩模量随固结过程非线性变化影响下的排水板处理地基非线性固结控制方程,并利用数学中非线性微分方程理论,给出了非线性固结解析解。通过与Indraratna等非线性固结近似解对比分析,认为理想井下预压荷载越大(Nu越大),则Indraratna等近似法成果误差越大;且在Cc/Ck=1.8、Nu=5时Indraratna等近似解与该理想井非线性固结精确解析解误差高达16%,而解析解与精确数值解基本一致。最后通过Indraratna等典型工程案例验证分析,认为所得理论更符合工程实际,具有较好的工程应用价值。

关键词：竖井地基塑料排水板椭圆柱理论非线性固结孔隙水压力井阻解析解

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塑料排水板结合真空预压法的径向固结解析解

同济大学学报（自然科学版） 2017年第9期45卷 1290-1297页

作者：高广运聂春晓张海丘雷丹同济大学土木工程学院上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 Center for Geomechanics and Railway Engineering Faculty of EngineeringUniversity of Wollongong

塑料排水板结合真空预压的软土地基加固方法是一种经济高效并被逐渐广泛应用的地基加固方法,该方法不仅可以减少堆载预压坝体的高度,还能减少土体的侧向位移.推导的塑料排水板与真空预压结合的非线性径向固结解析解可以较好地用于该种... 详细信息

塑料排水板结合真空预压的软土地基加固方法是一种经济高效并被逐渐广泛应用的地基加固方法,该方法不仅可以减少堆载预压坝体的高度,还能减少土体的侧向位移.推导的塑料排水板与真空预压结合的非线性径向固结解析解可以较好地用于该种地基加固的预测和分析.求解过程认为软土在一维固结条件下孔隙比与平均有效应力、水平渗透系数成对数线性关系,而非以前认为的一维线性关系,因排水板周围土体被扰动,所以涂抹区中水平渗透系数采用抛物线分布形式,同时还考虑真空预压对固结的作用.退化提出的解析解与前人解析解进行对比验证、完成解析解与试验结果验证,证明了该解析解的正确性.最后,分析了参数κ和C_k/C_c对固结的影响,结果表明C_k/C_c值越大,固结时间越短,κ值增大,固结时间增长.

关键词：塑料排水板非线性土体本构非达西定律真空预压径向固结

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塑料排水板超载预压处理高速公路软基的试验

同济大学学报（自然科学版） 2006年第3期34卷 340-344页

作者：郭庆海周顺华王炳龙王祥同济大学道路与交通工程教育部重点实验室

通过采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基4年多的现场试验,对路堤填筑及预压过程中的地表沉降、横向差异沉降、深层沉降、孔隙水压力及深层水平位移进行了分析.采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基,具有较好的效果,不... 详细信息

通过采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基4年多的现场试验,对路堤填筑及预压过程中的地表沉降、横向差异沉降、深层沉降、孔隙水压力及深层水平位移进行了分析.采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基,具有较好的效果,不仅使沉降大部分在填筑期和超载预压期间发生,且使卸载后再施工路面结构层时沉降速率仍然呈收敛的状态.在软土地基上修建路堤时,建议开展动态设计.后期横向差异沉降基本不会对通车产生不利的影响.超载卸载再加荷后,深层水平位移基本不增加.

关键词：高速公路超载预压塑料排水板软土地基

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塑料排水板处理软土地基的离心模型试验研究

岩土工程学报 2017年第S1期39卷 171-176页

作者：王存侯瑜京刘国宝彭仁中国水利水电科学研究院岩土工程研究所北京100048 大连中交理工交通技术研究院有限公司辽宁大连116023 北京航空航天大学土木工程系北京100191

采用大型土工离心机对某海上机场工程近海软土地基上堤坝施工期及运行期进行了模拟。原型中采用塑料排水板固结法处理软土地基,模型中则根据固结过程相似的原理,换算成等效圆截面排水体,在模型制作中采用等效透水滤芯来模拟。试验中采... 详细信息

采用大型土工离心机对某海上机场工程近海软土地基上堤坝施工期及运行期进行了模拟。原型中采用塑料排水板固结法处理软土地基,模型中则根据固结过程相似的原理,换算成等效圆截面排水体,在模型制作中采用等效透水滤芯来模拟。试验中采用停机加载法模拟分级施工加载过程。根据激光位移传感器试验数据可以计算得出相应原型软土地基的沉降特性。利用试验得到的沉降曲线,采用"经验双曲线法"推算出了地基最终沉降,然后得出按沉降推算的分层地基平均固结度随时间的变化。对比沉降推算的运行5 a时软土地基固结度和理论计算结果,二者基本接近,表明文中塑料排水板的模拟方法用于离心模型试验是可行的。通过与理论计算结果比较,表明试验采用的塑料排水板模拟方法是可行的。

关键词：塑料排水板离心模型试验软基固结度

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塑料排水板联合真空预压的径向固结理论研究

岩石力学与工程学报 2019年第10期38卷 2151-2160页

作者：田乙吴文兵梅国雄蒋国盛宗梦繁中国地质大学工程学院湖北武汉430074 中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心湖北武汉430074 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

基于椭圆柱排水体等效假定,结合真空度在塑料排水板内的线性损失规律,推导得出塑料排水板联合真空预压的径向固结解析解。基于所得解,对比分析塑料排水板的'形状效应'以及相关参数对地基固结的影响。进行实例验算,验证了解答的合理性。... 详细信息

基于椭圆柱排水体等效假定,结合真空度在塑料排水板内的线性损失规律,推导得出塑料排水板联合真空预压的径向固结解析解。基于所得解,对比分析塑料排水板的'形状效应'以及相关参数对地基固结的影响。进行实例验算,验证了解答的合理性。结果表明,在考虑塑料排水板的'形状效应'时,椭圆柱体等效法的效果最佳,且基于各周长等效法的计算结果与提出的椭圆柱等效结果较为接近;增大排水板的真空度衰减系数k1和顶部真空负压p0,可达到加快孔隙水的排出、加快地下水位的下降速率、降低最终地下水位线的效果;随着参数κ的增大,地基的整体固结速率减慢。

关键词：地基基础塑料排水板椭圆柱排水体真空预压形状效应真空度衰减系数

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塑料排水板加固软土地基失效案例分析

岩土工程学报 2020年第11期42卷 2034-2039页

作者：张达德王淳讙方力中原大学土木工程学系台湾中坜32023

台湾高速公路匝道路堤(10 m高)工程,由于基础为软弱土层(N63.5<1),特选择塑料排水板加固工法。该路堤底层共使用3层土工布为分隔层。由于导管无法穿过第一层上方厚1.5 m的碎石层,因此务必先行引孔(直径200 mm)始能插入排水板,本案共打设... 详细信息

台湾高速公路匝道路堤(10 m高)工程,由于基础为软弱土层(N63.5塑料排水板加固工法。该路堤底层共使用3层土工布为分隔层。由于导管无法穿过第一层上方厚1.5 m的碎石层,因此务必先行引孔(直径200 mm)始能插入排水板,本案共打设900余孔。监测系统包括测斜管、分层沉降仪、水位计、孔压计等。路堤填筑过程中侧向位移(垂直于填筑路堤)持续扩大(于填筑至7.0 m时已超过200 mm),相关监测数据分析比对以及现地坡趾侧向排水沟陆续产生裂缝的现象,推论因排水板未能有效发挥功能,填筑路堤造成软弱基础土层向外(临农路侧)推挤。因此,研究的阶段性结论要求立刻停止施工,并对现况的稳定性进行分析时亦应纳入土工布的短期加筋效果并提供有效应急处置对策,以顺利完成后续填筑工作。

关键词：地盘改良加筋固结软弱土层塑料排水板土工布