排水固结法弹塑性固结沉降机理及应用.pdf

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1、广东公路交通Vｏl.43Nｏ.６２０17年第６期ＧｕaｎｇｄｏｎｇHiｇhwaｙＣｏｍｍｕｎiｃatiｏｎｓＤｅｃ.２０17文章编号：1６71－7６19（２０1６）０６－００5２－０3排水固结法弹塑性固结沉降机理及应用谢毅宁（广东省高速公路有限公司京珠北分公司，广东韶关51２０００）摘要：软粘土一般是天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑～流塑状态的粘性土，因为软粘土的这个特性决定了软土路堤的沉降和应力变化将会受到软土特性、分布特点、分布厚度及应力历史等诸多复杂因素的影响。根据广乐高速公路樟市至花东段Ｔ19合同段的软基路堤地段排水固结法加固处

2、理实际工程，根据弹塑性机理分析该段软基的固结沉降，研究其固结机理并且将固结过程中的水土耦合作用考虑进来，可为今后类似的工程提供理论及应用借鉴。关键词：排水固结法；固结沉降；软土路堤；机理中图分类号：Ｕ41６.1６文献标志码：Ｂ０引言软基的弹塑性变形特性，采用自编程软件分析了软土地基处理在公路工程施工中遇到的难点软基的固结沉降过程。之一就是因为软土地基具有孔隙比大、天然含水1软土的多孔介质模型量高、压缩性强、承载能力低的特点，因此勘察设典型的多孔介质有许多种类，而软土就是其计及施工单位重点解决的一个环节就是软土地基中的一种。在本文的分析中，如果软土的流动服处理

3、。如果软土地基处理不当，长久之后路面沉从达西渗透定律，再加上混合物理论就可以得到陷、桥头跳车等病害就会变得非常平常，这种情况软土多孔介质模型的控制场方程：s·sf·f就会直接对交工后公路的使用功能产生负面的影�·（φu＋φu）=０（1）SSS·S·f·S响。因此，对软土地基的处理在高等级公路建设�·Te－φ�P－ρu＋αv（u－u）=０（２）ff¨f·f·S过程中是一个重要的环节－φ�P－ρu－αv（u－u）=０（3）解决软土路基众多方法中的一种是排水固结土骨架（α=S）和孔隙液体（α=f）在本文中是法。通过在软地基中设置的竖向排水体，改变原用角标α来表示的

4、，Naｂla算符是�，uα就是α组ααααRαR有地基的边界条件，增加孔隙水的排出途径，将土分的位移；ρ为宏观密度（ρ=φρ，ρ是相应组α中的水排走，促使减小土体的孔隙，使其密度增分的真实密度）；体积分数是φ（而且体积分数满SfS加、强度提高的方法被称作排水固结法。排水固足饱和约束条件φ＋φ=1），P为孔隙压力，Te为结法的工作原理是通过预压荷载，然后排出被加土骨架有效应力，αv为扩散阻力系数，对于各向同固土体中的孔隙水，有效应用增加，土中孔隙体积性连续介质：f２ff减小，密实度加大，土体强度得到提高，地基承载αv=（φ）ρg／k（4）f力也得到提高。目前排

5、水固结机理研究方法发展式中的k是达西渗透系数，ｇ为重力加速度。S得比较快也比较成熟，对于排水固结机理研究方如果用列阵σe将土骨架有效应力表示出来，法很多，有弹性分析法、粘弹性法及塑性分析等，那么用增量形式将弹塑性饱和软土进入塑性后的不过对应着不同的软土特性和分布情况，理论分应力应变关系则如下式：SSS析方法差别会比较大。dσe=Depdε（5）本文根据广乐高速公路樟市至花东段Ｔ19合弹塑性应力应变关系矩阵可以根据关联流动同段的软基路堤地段排水固结法加固处理实际工法则再加上工作强化假设得到，弹塑性应力应变程，通过运用多孔介质理论和引入了填充性岩溶关系矩阵可以表

6、示为：作者简介：谢毅宁（19８０.０６－），男，大学本科，工程师，主要从事路桥建管的工作，E－ｍail：６39０６０６7@ｑｑ.ｃｏｍ。·5２·２０17年第６期谢毅宁：排水固结法弹塑性固结沉降机理及应用总第153期TSSdDdDS进行计算分析，模型典型断面与网格划分如图1Dep=D－T；dD=Dα（６）H＇＋dDα和图２所示。根据圣维南原理，宽度方向计算时S其中，D为土骨架的弹性常数矩阵，H′为强化左右各取６ｍ（即为3倍范围）。根据多孔介质理参数，α称为流动矢量，定义：论，边界假定为不排水边界，上边界完全透水，其T∂F∂F∂F∂F∂F∂F∂F余三个边界不透水

7、，左右边界固定水平向位移，下α==（7）∂σ∂σx∂σy∂σz∂yz∂zx∂xy部固定竖向位移（如图２）。根据试验确定计算过式中：F为材料屈服准则。基于软土的弹塑性程中各介质的力学参数，见表1。屈服准则现在已经非常成熟，已经提出多种，本文选用Ｄｒｕｋｅｒ－Ｐｒaｇｅｒ屈服准则进行研究。Ｄｒｕｋｅｒ－Ｐｒaｇｅｒ屈服准则为下式所示：F=ξI1＋J＇２－H=０（８）ｓiｎφ3Cｃｏｓφξ=，H=（9）２２9＋3ｓiｎφ3＋ｓiｎφ式中：C为粘聚力，φ为内摩擦角，I1为有效应力张量第一不变量：I1=σ1＋σ２＋σ3，J′２为有效应力偏量第二不变量：图1软土路堤K1

8、57＋６95典型断面1２２２J′２=（σ1－σ２）＋