结构性软土的压缩性及其工程应用.ppt

結構性軟土的壓縮性及其工程應用 Compressibility of Sensitive Soft Soil And Its Applications 陈云敏 王立忠 Institute of Geotechnical Engineering College of Civil Engineering & Architecture Zhejiang University 浙江大学建筑工程学院 岩土工程研究所 研究背景 n我国东南沿海地区广泛分布软土，厚度达3040m。 淤泥质粘土 淤泥 粘土 温州典型地基 软土地基处理方法 n深层水泥搅拌法 n竖井排水固结法（超载或堆载预压） n设计准则 n稳定控制（土石坝） n沉降控制（机场跑道、高速公路、房屋建筑） 深层水泥搅拌法 房屋建筑、高速公路、机场跑道（1989，浙江大学岩土工程研究所） 竖井排水固结法 机场跑道、高速公路（1988，浙江大学岩土工程研究所） 超载预压 问题 n水泥搅拌桩复合地基 实际沉降远小于预测 n超载预压竖井排水固结法 实际沉降远大于预测 软粘土的室内和现场试验 n固结压缩试验 n三轴固结排水试验 n现场十字板试验 固结压缩试验 n初始孔隙比 ：薄壁土样 1.9，普通土 样1.7。 n薄壁土样存 在明显的屈 服点。 固结试验 固结系数 ：原状土是 扰动土的5 15倍。 室内三轴固结排水试验 n软土结构性： n主应力差达峰值 n结构破坏 n残余应力 十字板试验 1#孔 2#孔3#孔 塑料排水板施工导致土体强度平均降低45% 软土压缩曲线的校正方法1 Schmertmann（ 1955）压缩曲 线校正方法 扰动程度越大 ，压缩曲线越 向下移 不同扰动程度 的土体，其压 缩曲线最终交 于0.42e0点 软土压缩曲线的校正方法2 nT.S.Nagaraj (1990)对软粘土的校正曲线 没有表现土 的结构性变 化过程 试验要求的 固结压力过 大，很难实 现，且校正 曲线不便于 工程应用 软土压缩曲线校正的新方法 n压缩曲线由四段组成 1：水平段（AB）2：弹性压缩段(BC) 3：结构破坏突降段（CD）4：重塑压缩段(DE)，最终交于0.42e0点。 n结构屈服应力比 重塑土样 薄壁土样 C D E 校正曲线 AB 试验结论 n温州软土具有较强的结构性。 n土体结构的破损将导致固结系数下降，压缩性增大。 n施工扰动破坏了土体的结构，导致压缩增大，强度降 低。 水泥搅拌桩复合地基沉降 桩位平面布置 深层水泥搅拌桩 水泥搅拌桩加固区 n复合地基总沉降=加固区压缩Ssp +下卧层压缩Ss n加固区压缩（23cm） ： Esp =mEp +(1-m) Es n下卧层压缩：压缩曲线 （ CC 或ES ）（20cm） 实测沉降-时间曲线 水心小区柑组团16#楼实测沉降时间曲线 复合地基设计参数 考虑土体结构性的下卧层沉降计算 重塑土样 薄壁土样 C D E 校正曲线 AB 理论计算和实测结果比较 理论计算和实测结果比较 竖井排水固结 n竖井预压法（1926） n竖井固结理论 nCarrillo，1942 nBarron，1948 nYoshikuni，1974 nHansbo，1981 n深厚软土未打穿竖井 未打穿竖井地基 超载预压排水固结法 控制标准： 最大工后沉降 6cm 最大工后差异沉降 3cm； 实测： 工后沉降(工后四 年）： 16.6cm。 浙江大学岩土工 程研究所（ 19881993） 跑道设计断面 跑道中心设计高程比原地面高出1.60m 超载预压试验断面 比原地面高出4.5m 超载预压原位试验 n竖井超载预压试验观测设备布置 S：地表沉降板；Z：深层沉降标；U：孔隙水压力测头 跑道中心沉降 测点S3 随着荷载的增加，土体沉降先快后慢，逐渐发展，超载卸 去后，土体产生少量回弹。 跑道边缘沉降 测点S2和S4 堆载边缘沉降 测点S1和S5 处理区孔隙水压力 测头u21和u23 D=3m D=9m 处理区孔隙水压力 测头u9和u10 D=15m D=18m 交界区孔隙水压力 测头u17和u18 D=18m D=21m 下卧层孔隙水压力 测头u7和u8 D=21m D=24m 下卧层孔隙水压力 测头u1和u16 D=27m D=24m 深厚软土地基超载预压固结性状 n结构性对处理区固结性状影响 n超载预压竖井排水地基工后沉降 l 固结系数分段模型 结构性软土固结系数 结构性软土瞬时加载竖井地基固结度 计算结果 加载值为60kPa 计算结果 结论 n堆载预压初期沉降速率快而后期沉降速率慢。 n结构性影响与结构屈服应力比有关。 n减少施工扰动可以加快固结速率。 工后沉降的模拟与预测 A BC E F D G IJ KLM q u q0qf ubef uaft kv1 mv1 Cv1 z 0 h1 h2 H q(t) kv2 mv2 Cv2 05157 73260 283 time(day) qt (kPa) 45.43 82.65 27.78 q0 qf n有效应力面积比： n控制标准 R1 沉降很小（ Samson,1985） ABED区：超固结状态 EIG区：残余孔压 GIML区:下卧层残余孔压 n竖井区三维固结等效为一维固结 n双层地基一维固结 工后沉降的模拟与预测 计算公式 n单面排水多级等速加、卸载条件下双层地基处理区和 下卧层各自的孔压： 计算与实测孔压比较 计算与实测工后沉降比较 主要结论 n软土室内和现场试验表明，土体结构破坏将导致其固 结系数下降，压缩性提高。 n应用深层水泥搅拌桩加固深厚软土地基，把下卧层应 力水平控制在土体结构屈服应力值内，能有效地控制 地基的沉降量。 n竖井地基超载或堆载预压时，土结构性使加荷初期沉 降速率加快而后期沉降速率减慢。 n采用