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利用現場實測地基孔隙水壓力控制不鏽鋼儲罐地基穩定

作者:鎮田機械 时间:2019-05-11 08:55
利用現場實測地基孔隙水壓力控制不鏽鋼儲罐地基穩定 地基孔隙水压力消散是影响地基穩定和沉降的重要因素之一,因此在软土地基儲罐设计中,地基孔隙水压力消散的计算问题是其中的一个 信息摘要:

利用現場實測地基孔隙水壓力控制不鏽鋼儲罐地基穩定

地基孔隙水压力消散是影响地基穩定和沉降的重要因素之一,因此在软土地基儲罐设计中,地基孔隙水压力消散的计算问题是其中的一个不可缺少的重要环节。在现场控制儲罐的加荷速率时,要观察孔隙水压力的变化情况反过来控制加荷速率。以往按孔隙水压力与充水荷重之比的B小于0.6作为加荷条件,来控制地基的稳定。通过多年实测,并进行大量计算,B小于0.6不一定是最合适的,尚可进一步探索胍基乙酸含量值。

1.地基孔隙水壓力消散計算公式

對于多級逐漸加荷按下式計算出“0”情況任意時刻孔隙水壓力值.

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計算步驟程序爲計算k。系數、計算P·、確定各級荷載在各時段上的時間和分別計算測點在各時刻孔隙水壓力。

這樣在各級荷載作用下,地基孔隙水壓力在不同時刻的大小即可計算出來。

 

2.關于孔隙水壓力系數

土體在外加荷載作用下産主的孔隙水壓力U的規律性,可以用孔隙水壓力系數A、B表達。這通常是在三軸不排水試驗中測定的。如圖4-14所示,作用在土體上的主應力爲o1及Q2=03,在不排水條件下增加到a1+Ag;及+Ao3。這時孔隙水壓力從原來的數值Uo增加到uo+△uo,可以用下式來表達孔隙水壓力增量。

Au=B[A3+A(△1-Ag3)](4-45)式中,B、A爲孔隙水壓力系數,見圖4-15及圖4-16。系數B反映由于周圍等向壓力(或者稱靜水壓力)的孔隙水壓力增量,飽和粘性土的B值接近于1,見圖4-15。系數A反映偏應力增量△01-△a3的影響,見圖4-16(a)及(b)。

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圖4-16(a)表示試樣的偏應力1-3與軸向應變1的關系,産生的孔隙水壓力增量AU與的關系,以及由此求得A值與c;的關系。圖中表示正常壓密土N。與超固結土(這裏是超固結比OCR=8)的曲線很不相同,這是由于前者剪切時趨于體積收縮,後者有剪脹性。從圖中也可以看出A值是在加荷過程中不斷變化的,因此常取破壞時的數值A,作爲計算參數,超固結土的A值及Ar值都可以是負值,見圖4-16(a)及(b)。

圖4-16(c)表示計算分析的結果,當孔隙水壓力u對覆蓋壓力rn之比增大時,安全系數F,值降低,具有線性關系。

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在工程实践中,可取B值不超过某限值≤0.6,作为提供稳定分析所需的数据,也可用作直接判断施工是否安全的粗略标准。关于公式(4-46)的应用,可近似地取儲罐充水荷载P作为大主应力增量Ac1。有时也取值为地基土中的孔隙水压力U与覆盖压力r,之比,即图4-16(c)的横坐标r.=兰,这主要是应用于路堤、上坝等工程中。应当注意,这些仅仅是简化的经验规则。以上关于孔隙水压力系数A、B的考虑,有一个理论上的缺点,即忽略了中主应力2的影响,更合理的解是通过八面体法向应力及八面体剪应力来表达孔隙水压力的数值。

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八面體應力見圖4-17(d),也就是在一個與主應力平面等傾斜的平面abc上的法向應力ag及剪應力el,可證明爲

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3.地基孔隙水壓力消散計算

地基孔隙水壓消散的計算包括三個方面,首先是怎樣估算在外加荷載作用下的地基應力增量,以及相應的起始孔隙水壓力(更恰當的說法應當是起始超孔隙水壓力);其次是固結過程,即孔隙水壓力消散的過程;第三是分級逐漸加荷條件下的孔隙水壓力增長和消散計算。

在古典的單向固結理論中,把豎直向附加應力a,作爲起始孔隙水壓力。這樣可以計算某一土層在某一時間t的固結度。

U=1-ae-8(4-48)式中,a,β可按公式計算,也可以從實測沈降反算求得β值。另外,也可以考慮地基土層內深度:在某一時間:的孔隙水壓力a及固結度U,。例如,關于單向固結“0”型的理論計算數值,示于圖4-18中。

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更合理的分析方法是计算地基土中的八面体应力l,a,充水荷载量A0,△x以及由此产生的孔隙水压力增量△u。儲罐地基应力是比较简单的轴对称问题,已经有完整的计算数字表[可参考。由此可以根据公式(4-47)及(4-47a)计算应力及应力增量。然后,从室内试验孔隙水压力系数A、B并按公式(4-48b)求得系数a、B或a'、“值,由此即可按公式(4-48)或(4-48a)计算得到地基内任意一点的孔隙水压力增量AU。关于如何考虑分级逐渐加荷条件下的孔隙水压力积聚和消散,可参考关于沉降速率计算的方法,但这只能用于比较简单的条件,如单向固结、砂井固结等。关于这一问题,这里不作详细论述。

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