结构性软土的压缩性及其工程应用

1、结构性软土的压缩性及其工程应用第1页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三研究背景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第2页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三软土地基处理方法深层水泥搅拌法竖井排水固结法（超载或堆载预压）设计准则稳定控制（土石坝）沉降控制（机场跑道、高速公路、房屋建筑）第3页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三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）第4页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三竖井排水固结法机场跑道、高速公

2、路（1988，浙江大学岩土工程研究所）第5页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三超载预压第6页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三问题水泥搅拌桩复合地基实际沉降远小于预测超载预压竖井排水固结法实际沉降远大于预测第7页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三软粘土的室内和现场试验固结压缩试验三轴固结排水试验现场十字板试验第8页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三固结压缩试验初始孔隙比：薄壁土样1.9，普通土样1.7。薄壁土样存在明显的屈服点。第9页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三固结试验 固结系数

3、：原状土是扰动土的515倍。第10页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三室内三轴固结排水试验软土结构性：主应力差达峰值结构破坏残余应力第11页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三十字板试验1#孔2#孔3#孔塑料排水板施工导致土体强度平均降低45%第12页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三软土压缩曲线的校正方法1Schmertmann（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点第13页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三软土压缩曲线的校正方法2T.S

4、.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第14页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三软土压缩曲线校正的新方法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。结构屈服应力比 重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB第15页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三试验结论温州软土具有较强的结构性。土体结构的破损将导致固结系数下降，压缩性增大。施工扰动破坏了土体的结构，导致压缩增大，强度降低

5、。第16页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三水泥搅拌桩复合地基沉降桩位平面布置第17页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三深层水泥搅拌桩水泥搅拌桩加固区 复合地基总沉降=加固区压缩Ssp +下卧层压缩Ss加固区压缩（23cm）：Esp =mEp +(1-m) Es下卧层压缩：压缩曲线（ CC 或ES ）（20cm）第18页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三实测沉降-时间曲线水心小区柑组团16#楼实测沉降时间曲线第19页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三复合地基设计参数第20页，共51页，2022年，5月20日

6、，11点50分，星期三考虑土体结构性的下卧层沉降计算重塑土样薄壁土样CDE校正曲线AB第21页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三理论计算和实测结果比较第22页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三理论计算和实测结果比较第23页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三竖井排水固结竖井预压法（1926）竖井固结理论Carrillo，1942Barron，1948Yoshikuni，1974Hansbo，1981深厚软土未打穿竖井未打穿竖井地基第24页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三超载预压排水固结法 控制标准：最大工后

7、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）第25页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三跑道设计断面 跑道中心设计高程比原地面高出1.60m第26页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三超载预压试验断面比原地面高出4.5m第27页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三超载预压原位试验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：孔隙水压力测头第28页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三跑道中心沉降测点S3 随着荷载的增加，

8、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。第29页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三跑道边缘沉降测点S2和S4第30页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三堆载边缘沉降测点S1和S5第31页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三处理区孔隙水压力测头u21和u23D=3m D=9m 第32页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三处理区孔隙水压力测头u9和u10D=15m D=18m 第33页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三交界区孔隙水压力测头u17和u18D=18mD=21m第34

9、页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三下卧层孔隙水压力测头u7和u8D=21mD=24m第35页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三下卧层孔隙水压力测头u1和u16D=27mD=24m第36页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三深厚软土地基超载预压固结性状结构性对处理区固结性状影响超载预压竖井排水地基工后沉降第37页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三 固结系数分段模型结构性软土固结系数第38页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三结构性软土瞬时加载竖井地基固结度第39页，共51页，2022年，5

10、月20日，11点50分，星期三第40页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三计算结果加载值为60kPa第41页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三计算结果第42页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三结论堆载预压初期沉降速率快而后期沉降速率慢。结构性影响与结构屈服应力比有关。减少施工扰动可以加快固结速率。第43页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三工后沉降的模拟与预测ABCEFDGIJKLMquq0qfubefuaftkv1 mv1 Cv1z0h1h2Hq(t)kv2 mv2 Cv20515773260283time(

11、day)qt (kPa)45.4382.6527.78q0qf有效应力面积比： 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:下卧层残余孔压第44页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三竖井区三维固结等效为一维固结 双层地基一维固结工后沉降的模拟与预测第45页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三计算公式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：第46页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三第47页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三计算与实测孔压比较第48页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三计算与实测工后沉降比较第49页，共51页，2022年，5月20日，11点50分，星期三主要结论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。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。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。采用竖井排水超载预压法处理深厚软土地