真空预压联合间歇电渗加固疏浚淤泥试验研究

沿海地区疏浚工程产生大量疏浚淤泥。为了研究疏浚淤泥的处理方法,通过室内模型试验,对温州地区的疏浚淤泥进行分级真空预压联合间歇电渗的加固处理,并对间歇通电的时间及间歇逐级加压电渗进行研究。试验过程中监测真空压力、电流、排水量和土表的沉降;试验之后,对土体含水率、十字板剪切强度以及电极腐蚀质量进行测量。试验结果表明:虽然间歇通电时间越长,土体固结效果越好,但间歇通电时长超过24h后,土体加固效果开始减弱;然而,电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数却依然与间歇通电时长呈正相关。此外,分级真空预压联合间歇逐级加压电渗法相比于分级真空预压联合间歇电渗法获得了更佳的土体加固效果,并且其电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数也显著降低。     

真空加载方式对排水板滤膜淤堵影响试验研究

塑料排水板滤膜的淤堵直接影响到真空预压排水固结法加固新近吹填淤泥的效果,而真空荷载加载方式是引起排水板滤膜淤堵的主要原因之一。通过室内模型试验,采用5种不同等效直径的排水板滤膜并通过控制不同的真空加载方式加固新近吹填淤泥。试验过程中对泥面沉降、排水板和土中不同深度的真空度进行监测,试验结束后测试排水板滤膜的渗透系数。试验结果表明:真空荷载不分级或者分级梯度太大,对真空预压排水固结法加固新近淤泥效果较差,排水板滤膜容易产生淤堵;排水板滤膜的等效孔径越小其淤堵情况越严重。排水板滤膜发生淤堵后其渗透系数将降低,对土体的排水固结产生不利的影响。作者建议:在真空预压处理新近吹填淤泥的工程实践中,宜选用较大的排水板滤膜等效孔,真空荷载宜采用分级加载方式,且每级真空梯度不宜过大。     

新型防淤堵真空预压法室内与现场试验研究

 针对目前直排式真空预压法的真空应力难以到达深部土体,排水板淤堵严重,加固效果欠佳,难以满足工程实际应用需要的问题,提出一种新型真空预压吹填土地基处理技术--新型防淤堵真空预压法,是对直排式真空预压法的技术改进和创新,该真空预压技术采用防淤堵排水板,其滤膜为无凹凸结构亲水性材料,滤膜与芯材轧在一起,提高排水效果;此外采用无孔真空管、密封接头直接与竖向防淤堵塑料排水板密闭连接,形成水平密闭排水系统,缩短真空传递路径,减少真空度的沿程损失,真空度直达土体深部,加快土体孔压的消散,防止淤堵,提高加固效果。通过不同排水板真空预压试验,以及室内模型试验和现场试验对直排式真空预压法与新型防淤堵真空预压法加固吹填淤泥地基加固效果进行对比研究,获得不同排水板的加固效果和新型真空预压防淤堵加固机制,并证明新型防淤堵真空预压法的有效性,为该技术的应用和发展提供理论依据。     

EKG电极真空–电渗处理软黏土室内试验研究

针对真空–电渗法在软基处理中存在金属电极易腐蚀,试验后期排水效率低等问题,利用自主研发的装置试验了EKG电极在电渗法、真空预压法、真空–电渗法、阴极直排式真空–电渗法下的排水效果,通过监测排水量、电流、pH值、沉降和处理后的强度等指标将上述方法进行比较,结果表明:(1)真空–电渗法处理后排水量最大,沉降更明显,土体强度更大;(2)阴极直排法在前8 h,排水量高于双侧排水真空–电渗法,土体内pH值更稳定,土体表面更均匀;阴极直排法能在一定时间内改善传统真空–电渗法在阳极真空预压与电渗相互抑制的情况,如果将阴极直排法与双侧排水真空–电渗法相结合,能够为扩大真空–电渗联合法的应用范围提供新的研究思路。     

两次插板和两阶段真空预压模型试验对比研究

为解决真空预压联合竖向排水板处理软土地基过程中，竖向排水板容易发生淤堵导致土体加固效果很差，土体产生不均匀固结的问题，进行了两次插板和两阶段真空预压模型对比试验。通过比较采用两种方法加固后土体的沉降、十字板抗剪强度、含水率等指标，探究两种方法对软土地基的改良效果。试验结果表明：两次插板真空预压试验的最大沉降为208 mm,两阶段真空预压试验的最大沉降只有170 mm;试验结束后，两次插板和两阶段真空预压的平均十字板抗剪强度分别是29.5, 24.75 kPa。表明两次插板真空预压处理超软土效果比两阶段真空预压更好。     

增压式真空预压气体运移加固机制模型试验研究

针对增压式真空预压法加固超软土过程中气体运移路径和加固作用机制认识不统一的问题，设计进行探究气体运移路径的增压式真空预压试验和增压式真空预压水平排水板试验。通过对比分析土体排水量、孔隙水压力值、沉降量、十字板剪切强度和含水率等试验结果，得到以下结论：增压式真空预压加固超软土过程中，进行注气操作后气体首先向土体表面方向运移。同时，结合注气操作时的实时孔压变化情况，分析认为注气操作提升土体排水固结效果的主要作用机制为：进行注气操作时，增压气体的上升会带动深层孔隙水向浅层运移，使深层孔隙水在浅层被排水板快速吸收并排出，以此提高深层土体加固效果和整体排水效率。     

真空–电渗联合加固技术的固结试验研究

针对真空预压与电渗联合加固时存在水流方向相互干扰的问题,在室内试验中开展真空预压与电渗不同联合方式对淤泥脱水效果的研究。试验结果表明:真空预压与电渗异步加固时能够获得比其他联合方式更好的加固效果,而真空预压与电渗交替加固的时间对加固效果也有显著的影响。若交替时间太短,真空预压与电渗将不能充分发挥排水作用,若交替时间太长,真空预压与电渗所提供的能量将不能被充分利用。在现场实际应用中,应根据实测排水量或排水速率的变化不断调整真空预压与电渗交替加固时间。     

交替式真空预压法加固吹填超软土试验及数值模拟研究

常规真空预压法在加固吹填超软土地基时,常出现排水板淤堵等问题,导致加固效果不佳。为解决常规真空预压法中的淤堵问题,利用室内模型试验和数值模拟PFC2D,系统分析一种新型真空预压加固方法——交替式真空预压法处理吹填超软土的加固机制和加固效果。研究表明,交替式真空预压法中土颗粒的交替运移可有效地抑制淤堵泥层的形成及"土柱"现象的产生,使整体加固效果更加均匀有效。与常规真空预压法相比,交替式真空预压法的排水量增加14.92%,沉降量增大11.80%,加固后土体十字板剪切强度提升21.65%,含水率降低26.74%,所形成的淤堵泥层致密程度降低,淤堵泥层形成区域的孔隙率提升30%以上,破淤效果明显。     

间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥试验研究

针对电渗法试验中出现的土体抗剪强度不足的问题,基于通电4h、断电30min为最优间歇比,依据试验时间来控制移动电极,展开了间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥的室内试验研究,通过对比分析排水速率、电流、土样表面沉降等变化规律,研究电极移动时间对加固效果的影响。试验结果表明:间歇通电联合中期移动电极条件下的排水量最大,对于提高后期电渗排水效率是有必要的;间歇通电联合后期移动电极更有助于缓解电流衰减,土体含水率较低,土体整体抗剪强度较高,土体中部加固效果明显改善,土体表面沉降量最大,土体电渗固结效果显著;土体不同测点间的pH值和电导率变化较大。     

海南海花岛软基处理工程中真空预压法的改进与机理分析

疏浚淤泥这种超软土地基目前主要采用排水固结法进行加固,然而,工程实践发现,淤堵是一个重要的问题,新型防淤堵材料和施工工艺是研究的热点。依托恒大海南海花岛真空预压处理工程,引入一种应用于超软土地基处理的新型防淤堵真空预压法。该方法是直排式真空预压方法的进一步改进,将防淤堵排水板取代传统排水板,在连接方式上,将无孔钢丝软管取代了水平波纹管,也将传统的包扎捆绑改进成了三通密封接头,枪钉固定。结合施工动态监测和加固后检测,表明了该方法的加固效果和实用性。在此基础上,结合已有的室内模型试验研究,阐述其抽真空过程中在排水板附近防淤堵的原理和改善机制。     

真空联合堆载预压处理软土地基测试与分析

结合山东某港口大面积吹填软土地基处理实践,阐述了真空联合堆载预压施工相关监测和检测内容及其基本操作方法;分析了真空联合堆载预压施工过程中土体表面沉降、分层沉降、深层水平位移以及孔隙水压力的发展变化过程和规律。表明真空联合堆载预压法加固软土地基具有真空预压和堆载预压的双重加固特征,堆载能加速软土地基的固结变形,但在堆荷较小情况下,被加固土体总体仍表现为土体向加固区中心位移的收缩固结变形特征。从工后现场原位测试及试样室内土工试验成果可以看出,淤泥土层加固后含水量、孔隙比均有大幅减小,土体物理力学性质得到较大改善,土体强度增长幅度可达100%～300%。说明真空联合堆载预压应用于处理大面积吹填软土地基是成功可行的,其加固效果明显,有效影响范围可达排水板深度。     

超软土地基交替式真空预压法加固效果影响因素分析

针对目前常规真空预压法处理超软土地基时常出现的排水板易淤堵、加固效果欠佳等工程问题,提出一种新型的交替式真空预压技术.为深入了解交替式真空预压技术处理超软土地基的加固效果及其影响因素,对天津滨海新区新近吹填淤泥进行室内模型试验.试验结果表明,与常规真空预压法相比,交替式真空预压法可以有效防止淤堵泥层的加剧,使得土体加固...     

絮凝–真空预压加固吹填淤泥试验研究

针对目前真空预压法加固吹填土地基中存在的真空传递效率低,排水板易淤堵,深层土体排水固结困难,工期较长的问题,提出一种新型化学絮凝联合真空预压法,其方法在于加固前,先在吹填土样中加入一种化学药剂,通过有效的化学絮凝作用使细小土颗粒凝聚成团,同时降低土颗粒黏性,增大渗透性以利于排水,之后再采用真空预压进行加固处理。为此,设计一组絮凝剂在不同掺量下的真空预压室内模型桶试验,结果表明,掺入絮凝剂的吹填土土中真空度明显上升,孔隙水压力下降更多且消散速率更快,出水量趋于稳定所需时间大大缩短,十字板强度大幅度提升,且沿深度递减幅度大为减小,证明采用絮凝联合真空预压法能使吹填土获得更好的加固效果;絮凝剂的使用存在一个最佳掺量,掺量过多或过少都不能使吹填土加固效果达到最优;通过加固后的效果对比,得到温州地区吹填淤泥(含水量300%)的絮凝剂最佳掺量为1.5%。     

新型无膜真空预压法加固超软吹填土模型试验及数值模拟分析

传统真空预压法在处理加固吹填土时存在单块加固面积不能过大、密封膜易漏气等问题。针对上述问题提出的将密封膜利用泥封层替代的新型无膜真空预压法可以提高一次性真空预压面积、节省密封膜的使用费用并且解决吹填土堆置的问题。为了探究这种改进的真空预压法的加固效果及其影响因素,进行了室内模型试验和数值模拟研究。通过模型试验研究了不同加载方式抽真空过程中土体的排水量、特定位置处的孔压和土体表层沉降量三者随时间的变化值,并通过对比预压处理前后土体的物性指标得出了无膜真空预压法加固超软吹填土效果较好,并且可以通过分级加载的方式,提高加固效果的结论;通过PFC2D软件进行数值模拟,研究了无膜真空预压过程中土颗粒的运动规律。数值模拟结果表明,土颗粒在真空压力作用下,向排水板附近聚集,可以通过分级加载方式在一定程度上减弱排水板的淤堵,从而达到更好的处理效果。     

深层增压式真空预压法处理软土地基室内模型试验

普通真空预压法在处理软土地基时,由于真空度向下传递的过程中受涂抹、井阻等作用,使深层土体获得的真空荷载较小,往往导致深层土体得不到有效的加固。针对这种缺陷提出一种深层增压式真空预压处理软土地基的方法,此方法主要是通过向深层土体增压以扩大深层土体与竖向排水板及其上层土体的压力差,从而加快土体中的孔隙水的渗流速度。另外,由于深层土体因得到增压而其气压高于上层土体及排水板处的气压,这样就会在深层土体和竖向排水板及上层土体之间形成对流,从而带动土体中的孔隙水向上层土体和排水板处流动而提高排水速率。试验表明:经深层增压式真空预压法处理后土体的含水率、累计沉降量、十字板抗剪强度等指标均优于普通真空预压处理的土体,说明深层增压式真空预压能够有效地提高软土地基的加固效果。     

真空预压联合堆载法加固吹填淤泥地基室内试验研究

针对传统真空预压法加固吹填淤泥地基过程中,存在真空应力小,孔隙水压力消散过慢,深层土体加固效果欠佳,加固后地基标高不够等缺陷,提出了真空预压联合堆载法,即在真空预压真空度稳定后通过堆载满足后期机械进场施工之前宕渣所需的回填,分别采用5Kpa、10Kpa、15Kpa的砂袋堆载方式进行,以增加地基土的标高和总应力,从而增大了排水效率,快速有效的加固了吹填土。试验结果表明,采用真空预压联合堆载法能够加快孔隙水的消散,加速了土体的固结,加固后的土体剪切强度、含水量均优于普通真空预压法,说明真空预压联合堆载法能够更好的加固吹填土淤泥地基。     

真空预压法加固潮间带软土地基的试验研究

针对潮间带的地质特点,采取真空预压法联合塑料排水板加固处理潮间带软土地基。试验结果表明,加固区内地下水位下降2.98～4.17m,而区外8,12m处的水位降深最大值分别只有0.78,1.04m。塑料排水板内的负孔隙水压力比较均匀,约为膜下真空度的90%,传递深度可达到13m以上,说明有效加固深度大于10m。淤泥中的负孔隙水压力则较小,其数值大小主要取决于所处位置的软土特性。加固后软土的物理力学性质指标有较大的改善,含水量一般可降低10%～20%,重度提高约10%,孔隙比减小10%～30%。加固区内软土强度得到较大提高,排水板区中间强度平均提高73%～75%;加固后随着地基土体静置时间的延长,土体强度仍有一定程度的增长,平均增长率为0.6%/d,说明加固效果良好,真空预压对潮间带同样适用。     

淤泥质黏土排水固结的电化学试验研究

本文采用自制的电渗试验装置,对广州南沙区淤泥质黏土进行室内电渗试验,探讨阳极添加氯化钙溶液对电渗加固软土效果的影响。通过监测4组电渗试验过程中电流值、排水量和沉降量的变化,测试电渗后土体的抗剪强度和微观结构差异,进而评估氯化钙下不同浓度的土体电渗固结效果,得出以下结论：在阳极添加氯化钙溶液可以增强土体电导率,提高土体电渗排水量;电场作用下Ca²⁺离子与OH-离子反应生成胶结物质,从而使阴极附近土体抗剪强度显著增大;氯化钙的加入改变了土颗粒接触方式,土体微观结构更加紧密,粒间孔隙显著降低;氯化钙对土体电渗加固效果的提升存在一个限值,本次试验为12.0%左右,超过此限值后,氯化钙的存在反而不利于淤泥质黏土的电渗排水。     

化学电渗法加固软黏土地基对比室内试验研究

基于室内试验方法,开展了阳离子摩尔量、CaCl_2和Na_2SiO_3化学作用等因素对软黏土电渗排水及加固效果的影响规律研究;实测了化学溶液联合电渗试验中排水量与排水速率、土体导电性、能耗以及试验结束后土样含水率、抗剪强度的分布规律,并开展了常规电渗试验作为对比分析。研究结果表明,增加土样中阳离子摩尔量,是增加电渗排水量、提高排水速率及缩短电渗时长的有效方法之一;与常规电渗试验相比,联合注入CaCl_2和Na_2SiO_3溶液的土体平均抗剪强度提高了约120%,较单独加入Na_2SiO_3或CaCl_2溶液多提高约20%;联合注入CaCl_2和Na_2SiO_3溶液对改善电渗处理后土体含水率和抗剪强度分布不均问题作用明显。     

电渗作用下软土细观孔隙结构

软土细观孔隙结构变化是其宏观变形的根本原因。为了探索电渗中软土细观孔隙结构变化以及与宏观变形之间的关联机制,采用杭州软土开展电渗试验,监测了电渗中土体孔隙结构分布特征和含水量,从定性和定量两个方面对试验结果进行分析。研究发现,电渗过程中,粘土颗粒重新排列形成面面接触的片堆结构,土体孔隙比降低,孔隙空间形态变光滑,结构复杂性减弱。通过含水量计算所得孔隙比较实测孔隙比小,说明电渗排水量大于土体收缩量,这是因为,电渗本质为离子带动水分子的迁移,不能直接引起土骨架压缩。实际工程中,电渗法应与堆载、真空预压等联合使用。