超大面积深厚软基场地形成机理研究

The new conception of "Site Formation" is proposed based on the current development and utilzation of urban construction land at home and abroad. With large quantities of collected data of site formation projects, theoretic analysis will be primarily adopted to study the mechnism and deformation of ultra-large-area site formation. Settlement calculation and prediction methods for ultra-large-area site formation will be established based on additional stress distribution and consolidation settlement development of the soft ground under applied load over ultra large areas. In addtion, the application of vacuum preloading method in the construction of ultra-large-area site formation projects is also going to be discussed in terms of the reinforcement mechanism, designing methods and standards etc. with the combination of 3D numerical simulation and analysis on the field data. Furthermore, the controlling index in the design of site formation, site quality evaluation methods, standards for acceptance, and the main definitions & theories of site formation is to be set up as a foundation for the following theoretical system of site formation. Research achievements of this project will provide technical references for the design, construction and acceptance of ultra-large-area site formation and a theoretical basis for composing and revising related codes and specifications.

本项目结合国内外城市建设用地开发和利用的现状，提出了"场地形成"这一新概念。在收集大量实际工程资料的基础上，采用理论计算与分析为主的手段，围绕超大面积场地形成的机理与相关计算理论展开研究，通过分析超大面积荷载作用下地基附加应力分布和地基固结沉降发展过程，建立成套的超大面积地基沉降计算理论和方法，以及推导出基于现场实测数据的超大面积软土地基沉降预测模型；此外，联合现场实测数据分析和三维数值模拟，特别对超大面积深厚软基场地形成中真空预压法的加固机理、加固效果影响因素、设计计算方法等进行深入探讨；进一步提出场地形成设计的控制指标、标准与场地质量评价方法及验收标准，建立和完善场地形成的概念体系与理论框架，为今后建立完整的场地形成理论体系打下基础，以及为超大面积深厚软基场地形成工程的设计、施工、验收提供技术指导和作为相关规范标准编制和修订的理论依据。

“十二五”期间，我国面临建设用地需求集中释放的压力，特别是在人多地狭的东部沿海地区，建设用地供需矛盾十分突出。为了增加城市建设用地的供给，沿海地区加快了整理和开发滩涂、河口三角洲等大面积未利用土地的步伐，以及开展了大规模的围填海造地工程，以期在深厚软土地基上获得新增的城市建设用地。以往国内外深厚软基处理的工程经验多集中于一般建筑物地基、条形路基等；而大面积软基处理由于荷载作用面积广、影响深度大、施工难度高等特点增加了处理过程的复杂性和不确定性，国内外在这方面的工程经验相对不足。此外，由于中西方在工程建设各个领域的建设技术、规范标准等方面都存在明显差异，给中外合作的工程项目建设带来了不便，增加了双方沟通成本。场地形成正是在这样的背景下，与外资方合作时提出的新概念。场地形成概念的提出适应了地基处理技术由小范围处理逐步向大面积、超大面积深厚软基处理的发展趋势，而国内外目前相关研究成果不多。.本课题开展了超大面积深厚软基机理研究，首先基于现场监测资料和试验结果分析大面积场地形成工程中地基固结及变形规律，并评价其加固效果，对场地形成地基处理对天然地基以及单桩承载力的影响进行了研究。其次，结合现场试验监测资料，对真空预压和堆载预压处理大面积软土地基进行了三维数值模拟，分析比较不同处理方法的处理效果、影响因素、固结沉降规律和对周围环境的影响。再其次，在已有研究成果的基础上，提出了考虑土体非饱和区的真空预压固结计算理论，以及适用于大面积真空预压和堆载预压下软土地基的改进沉降计算方法，并通过数值模拟和现场试验数据验证了该方法的合理性。最后，建立了场地形成地基处理基本设计理论，包括场地形成地基处理的设计计算方法、控制指标，以及场地形成地基处理效果的评价方法，为场地形成地基处理的工程应用以及我国大型建（构）筑物的整体开发及可持续建设提供了理论依据。