深圳湾填海工程塑料板排水软基沉降
1平面比奥固结方程及其非线性有限元解在各种固结理论中,比奥固结理论相对是最紧密的,比较真实地反映了土的固结过程。其有限元解能够思考任何复杂的边境条件、荷载条件、土层状况,还可反映土体应力应变非线性与弹塑性。软基固结问题一般都能够把三维空间问题简化为二维平表1深圳湾填海工程一场区地基土邓肯一张模型参数表地层有效应力法内聚力c'/kPa有效应力法内摩檫角9'(°三轴试验参数K三轴试验参数n三轴试验参数Rf三轴试验参数G三轴试验参数F三轴试验参数D浸透系数kx=淤泥淤泥质砂粘土由于平面应变问题的有限元求解办法无法思考坚向排水体(塑料板)排水的空间作用,赵维炳等将坚向排水体简化成等效的砂墙停止计算。即在有限元网格剖分时,将简化成的排水砂墙间距放大,砂墙之间设置3排或更多孔压自由结点,同时修正土体的浸透系数,以抵达简化处置前地基土在雷同工夫内的固结度相等的要求。这样处置使计算的结点数大大减少,节约了计算机内存,进步了计算速度。但这样做可能带来等效处置的失真及处置过程的繁琐。
目前,计算机技术开展迅猛,特别是CPU与内存技术晋级很快,这使停止更为复杂大型的FEM剖析变为可能。所以能够充分利用如今先进的计算机技术,以牺牲计算机内存和计算速度来换取仿真度。
将位于塑料板的结点当作自由孔压结点来计算,并且将塑料板间5等分,这样剖分将使结点数和单元数增加24倍,并可防止等效处置的失真及繁琐过程。有限元计算的网格剖分采纳三角形单元办法,把所有的塑料板地位上的结点划分成已知超静孔压边境,不必常规的放大间距的做法,而按实际状况划分,在塑料板与塑料板之间再划分4排结点,使三角形单元更加细小,单元间距为0.m. 3沉降剖析(1)是一号场区观测点T115的沉降对比曲线。实线是实测沉降曲线,虚线是有限元计算曲线。
(2)表2列出了一号场区部分观测点的最终沉降量观测值、Asaoka法推算值和有限元计算值。计算结果与实测值比较接近,普遍偏大。这是因为一方面,我们在计算中所选的浸透系数不变,不时是用实验得出的值来计算,而实际上浸透系数随着土层的固结而逐渐减小;另一方面是因为场区处置的淤泥是欠固结土,有限元计算中未思考这一因素。
表2―号场区最终沉降量及工后沉降量比较表观测点最终沉降量实测值Asaoka法推算值计算值工后沉降量Asaoka法推算值计算值工后沉降量Sac指的是地基处置完成15年后几个钻研点的沉降。几个钻研点的工后沉降量见表2.与Asioka法相比较,有限元法算得的工后沉降较小,仅为其80%96%.形成这一差别的起因是与Asaoka法相应的固结计算根据是太沙基一维固结理论,而有限元计算中采纳的是比奥二维固结理论,思考了水平向的浸透、固结速度快,因而工后沉降量偏小。工后沉降量是软基设计中的控制数据之一,直接关系到是否须要停止地基加固处置,以及如何处置。这标明工程设计中根据一维固结理论确定工后沉降量是偏于平安的。
4孔压计算结果剖析是一号场区T115观测点的孔压曲线。从图中能够看出,有限元计算得出的孔压值反映了孔压随加载而动摇的规律,荷载刚加上的霎时孔压值很大,随后渐渐减小,再一次加载时,孔压又升高,然后又渐渐减小,这样循环至填土加载完毕。由于场区淤泥较薄,且软弱层中间有透水较好的土层,故孔压值变迁较小,孔隙水压力消散较快。
从图中还能够看出,计算值比实测值小,是因为在实际施工过程中集水井中的水未能及时抽出,影响了孔隙水压力的消散;计算的孔压高峰比实测提早,可能是因为丈量工夫与实际工夫差形成的。孔压是一天丈量一次,加荷时的孔压瞬时值未能及时丈量到。
5结论以比奥固结理论和邓肯一张非线性弹性模型为理论根底,用SFCFEM2000软件对深圳湾填海工程中的一个塑料板排水软基场区停止了非线性FEM剖析,计算出的沉降值、孔隙水压力根本反映了实际(下转第36页)束7d后停止,固结灌浆孔按梅花型安排,排距3m孔深刻基岩6 ~7m.灌浆按环间分序、环内加密的准则停止,采纳425普通硅酸盐水泥。
4围岩的塌方处置在停止塌方处置前,首先应使煤洞应力从新散布稳定下来,在未扰动时抵达自稳状态;在平安的前提下先坚固后区,后停止掌子面处置,然后再分状况停止开挖支护作业。详细措施为,在0+85―0+90处停止钢拱架、模注支护,同时掌子面封闭,停止后部固结灌浆处置,防止掌子面塌空区进一步扩充而招致后部连带塌落;在固结灌浆完成后停止混凝土回填塌空区作业。开挖时采纳钢拱架支护下分层分块办法,并遵循“弱爆破、多循环、短进尺、强支护”的准则停止作业。在爆破时做到周边加密布孔,隔孔装药爆破,尽量降低单响药量,最大限度地降低爆破震动对围岩的影响。
就施工计划剖析而言,塌方段F3断层处为马蹄形超大断面开挖,围岩软弱破碎,成洞条件差,不能照搬I、、11类围岩采取全断面掘进计划,而应根据围岩状况采纳分层分块开挖办法。在同一层开挖中,特别是在上导洞开挖中,开挖顺序应采纳12 34顺序停止。21或4(1和4同时开挖)3开挖顺序和31或4(1和4同时开挖)2等的开挖顺序将使围岩因暴露面积过大,顶拱仰拱撑持作用不能在第一工夫内得到充分发挥而招致围岩失稳而发作塌方。
就支护方面来看,软弱破碎围岩大断面、超大断面开挖,因围岩破碎,岩性软弱,其本身强度不具备满足工程加固所要求的自稳工夫,其成洞才干必需由工程措施予以支持,因而及时的刚性支护必不可少。
5结论在紫坪铺水利枢纽工程1导流洞的开挖施工中,针对本隧洞各类较差地层和极为不利的地质结构条件、施工技术采纳不同的工程措施;在开挖过程中针对不同地段的地质状况,采纳不同的施工办法和支护措施。对塌方地段,在总结以往塌方处置的经历教训后,逐渐认识到在塌方后且不能自觉出渣,防止塌方进一步的扩充。而应在剖析各地段塌方形成的起因后,采取“先补强加固后区,防止塌方进一步扩充;再封闭掌子面停止回填塌空区作业,之后再分不同的塌方原由,采取不同的开挖办法及支护措施停止施工作业”,后期的工程理论证明了此法的正确性。