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加入WTO后,我国与国际的经济竞争与合作日益增多,国内外商品的频繁交流,资金流、信息流、人才流、物流等跨国界流动对港口经济发展的进程提出更紧迫的要求,很多位于海边的巨型工程建筑,如港口、海堤、超大型油罐、机场等都不可避免会遇到软土岸坡的稳定性问题。同时很多码头工程为了获的良好的水深条件,经常需要修筑在岸坡较陡的海岸或河流岸坡上,或是经过填海造陆的软土地基之上,但是由于海相软土普遍具较大的含水量、孔隙比,导致其承载能力,抗剪强度及渗透性都极低,受荷变形大,需要持续较长时间才能达到稳定的特点,增大了工程的规模和复杂性。迫切的需要促使人们不断研究海积软土的性质以及填海造陆工程中遇到的困难,也使得软土的工程地质性质及其加固研究正成为当前热门的研究课题之一。
连续介质快速拉格朗日差分法是近年来发展完善的一种数值分析方法,随着FLAC/FLAC3D软件的完善和发展,在岩土工程领域逐渐被接受并广泛应用于实际工程。它克服了离散元法的不足,汲取了有限元法适用于各种材料模型及边界条件的非规则区域连续问题解的优点。同时,FLAC能进行连续介质的大变形分析且占用计算机内存小,方便微机求解较大规模的工程问题。
本论文经过现场调查,在查阅大量国内外相关文献的基础上,从研究软土性质、水对软土岸坡稳定性的影响到处理措施的思路,运用FLAC软件对高栏港堆场岸坡的滑移状态及加固效果进行了计算论证,得出了一些有益的结论。本文按照“地质机制分析—岸坡滑移反演模拟—治理效果模拟分析—结论”的方法体系,研究高栏港岸坡失稳及加固的稳定性,主要研究工作与结论主要有以下几个方面:
1.简要阐述了海相软土的物质组成,孔隙,联结等方面的特点,着重从微观角度分析找寻影响岸坡稳定性的因素。
2.分析了水对土的抗剪强度和岸坡稳定性的影响,通过计算验证得出岸坡的稳定性并不是简单的随着水位的升高而升高(降低)的,当水位高度低于1/4岸坡高度时,稳定性系数随水位升高而降低,当水位高于1/4岸坡高度时稳定性系数随水位升高而升高。
3.对于已滑移的岸坡,土体结构已遭破坏,短时间内如再进行堆载预压,真空预压等方法可能会引起进一步的失稳滑移,因此应考虑采用灌浆法,砂桩等复合地基的方法改善软土层的强度,以提高岸坡稳定性。
4.运用FLAC对高栏港岸坡的滑移进行反演模拟,对比总结了港口岸坡滑移和陆上边坡岸坡失稳滑移的不同,特点,以及判别标准。
5.建立高栏港软土岸坡数值概化模型,并对其滑移进行模拟,模拟的结果与现场滑移事故基本吻合,在分析滑移过程中岸坡体内各点状态的变化情况的同时验证了FLAC在此工程中的适用性。
6.概述了旋喷桩的成桩机理及水泥对软土的加固机理,对投入使用后的岸坡分别进行了加桩和不加桩两种情况下的稳定性模拟。通过FLAC模拟结果可以看出,桩有效地增强了加固区域的土层抗剪强度,并且把荷载传入其下土层,有效减小了坡脚的水平位移和竖直沉降。
7.运用FLAC软件计算岸坡稳定性时能够建立较准确的地质模型,可以考虑岸坡内各土层间的变形协调,尤其是当岸坡中存在较软弱的薄层软土层时可以在一定程度上减小传递系数法中假设和简化对计算结果的影响,使计算出的岩土体变形位移更符合工程实际,并能通过后较强大处理图像帮助工程人员分析影响岸坡稳定性的主要因素,从而制定合理的处理措施。