吹填土地基真空预压加固过程分析及有限元研究

通过对吹填土地基的形成和真空预压加固吹填土过程的分析,得出吹填土地基在真空预压前为欠固结土,土体中存在由吹填土有效自重产生的超孔压,在插板期间会产生固结沉降.现场检测的插板期间(插板期为15～20 d)产生的固结沉降达到真空预压总沉降的1/3～1/2,不能按照正常固结土的方法进行计算,应考虑插板后超孔压消散引起的固结沉降.提出在进行有限元分析时,荷载由真空荷载和吹填土有效自重2部分组成,并提出荷载的施加方法.同时对真空度在排水板中的传递规律进行研究,采用非线性本构关系,编制适合于吹填土地基的有限元程序,对真空预压法加固吹填土地基整个过程进行有限元分析,对比计算结果与实测结果表明,该方法较好地反映实际工程沉降及孔隙水压力的发展趋势.     

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。     

太仓煤堆场软黏土地基堆载预压处理效果分析

采用塑料排水板堆载预压法对太仓煤堆场吹填土地基进行了加固处理,根据现场监测数据,分析了软土地基在堆载预压条件下的沉降和超静孔隙水压力的变化规律。研究结果表明:实测沉降—时间曲线与采用Logistic模型拟合得到的沉降—时间曲线较为吻合;塑料排水板插板深度范围内的各层地基土均发生了排水固结,而且地面以下占排水板总长度四分之三深度范围内的加固效果最佳。通过反演实测沉降曲线,得到了场地地基土径向固结系数平均值;最后对地基固结性状进行了分析,分析表明,本场地采用塑料排水板堆载预压法加固地基是有效的,研究成果可为后续工程地基处理设计提供可靠的设计依据。     

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。     

吹填砂地基排水板堆载预压加固效果三维有限元分析

填海造陆工程中的原位淤泥沉积层具有强度低、含水率高、压缩性高等特点。为加速吹填地基的固结,提高其强度,通常使用竖向排水体联合堆载预压的方式进行地基处理。使用有限元方法,对吹填砂地基排水板堆载预压问题进行了研究。建立了排水板地基三维数值模型,考虑了淤泥沉积层的非线性以及井阻效应和涂抹效应,分析了塑料排水板参数和堆载预压参数对加固效果的影响。得到以下结论:加固深度小于排水板长度约1 m;排水板布置间距不超过1.4 m才能保证将地基土的径向固结度维持在80%;均匀的堆载间隔时间和分级加载量有利于地基的整体安全性。     

真空预压和堆载预压加固软基性能对比分析

在中国沿海地区,预压法已经成为一种处理软基的常用方法。结合真空预压和堆载预压加固软土的现场试验,通过三维有限元分析进行加固过程中软土的性能评价。在数值模拟中,地基土采用莫尔-库伦强度破坏准则。塑料排水板采用实体单元进行单独建模,并保证与实际的塑料排水板有相等的截面积。通过数值分析获得的沉降、分层沉降、水平位移和超孔隙水压力与现场数据进行对比,研究了两种预压方式下地基土的性能特点。结果表明,真空预压可以有效地减少地基上的不均匀沉降。在真空预压的影响下,加固区外土体的土压力系数在主动土压力系数K_a与静止土压力系数K_0之间;而在堆载预压的影响下,加固区外土体的土压力系数在被动土压力系数K_p与静止土压力系数K_0之间。     

真空预压处理吹填土地基的数值模拟分析

以广州南沙某吹填土地基真空预压加固工程为例,运用Abaqus软件对真空加载过程中加固区地表沉降和孔隙水压力进行模拟,并结合现场实测数据,对加固特性进行分析。结果表明:模型计算结果与实测结果拟合度较高,验证了数值模拟中所采用的加载方式和边界条件正确可行。通过双曲线法和三点法推算1-1分区固结度分别为89.8%和94.6%,说明真空预压处理吹填土地基加固效果显著。     

考虑板土相互作用的排水板通水特性试验研究

为研究排水板在实际工况下的通水特性,研制排水板纵向通水量测试新仪器,采用室内真空预压模型试验、堆载预压模型试验和直接充灌淤泥等方法来制作板土单元体(试样),并开展板土单元体(试样)通水能力测试。试验结果表明:无论是直接充灌淤泥法、堆载预压法还是真空预压法,高性能排水板通水量均大于现行规程试验结果,而普通排水板通水量均小于现行规程试验结果,现行规程方法高估了真空预压后普通排水板的通水能力。对比结果表明:高性能排水板在堆载预压后通水能力与真空预压后通水能力接近,而普通排水板在堆载预压后通水能力明显高于真空预压后通水能力。因此,对于变形大且固结时间长的新近吹填淤泥地基加固工程应优先选用高性能排水板。     

真空预压联合堆载预压下软土地基工程特性研究

通过真空预压联合堆载预压的现场试验研究了预压过程中地基土的工程性能,监测了地表沉降和孔隙水压力消散规律,依据平均固结度理论,计算了预压完成时场地的平均固结度,采用基于应变形式和应力形式定义的场地平均固结度均在90%以上,表明真空预压联合堆载预压下地基土已完成了大部分的沉降,明显地减少了工后沉降,取得了满意的处理效果。     

排水板真空度损耗的排水固结解析解

无砂真空预压吹填软土在国内造地工程中广泛应用,但实践表明传统固结解析解已不足以预测其加固性状和加固效果。从固结方程出发,在原有的等应变假设基础上,在定解条件中增加了吹填土特有的高度欠固结特性和无砂真空预压特别明显的真空度损耗,重新推导得到径向和竖向完全协调的新的等应变解析解——JJJ解答,以解决无砂真空预压吹填软土的排水固结设计理论问题。JJJ法作为固结方程的原生解答,兼容以往所有该类解析解的同时,增加了针对高度欠固结土类和排水板真空度损耗严重的排水固结问题的解决能力。经现场和试验验证,JJJ解析解可相当精确预测无砂真空预压吹填软土的复杂固结过程和加固土体超孔压分布和孔压消散分布,该解答同时也适用于堆载和真空预压的工况。     

双真空面处理吹填土地基的计算和模拟

真空预压在软基工程中的应用越来越广泛。基于太沙基一维和轴对称固结理论,建立双面真空预压的固结解答,推导砂井地基向均质地基转化时渗透系数的等效公式,进一步建立单面负压和双面负压下土体固结度与时间的关系。利用有限元软件ABAQUS分别针对常规单面真空预压和双面真空预压的工况进行模拟,比较了地基总沉降、分层沉降在2种工况下的差异。最后对应采用双面真空预压法时使吹填土和原地基土同时达到固结稳定的工程需求,通过计算分析吹填土厚度和砂井间距的优化选择。研究结果表明,双面真空预压在吹填土和原地基土的固结效率上都有相当的优势,优势的大小与土体厚度﹑土体渗透性及砂井参数有关。     

真空堆载预压法下饱和淤泥质土的实际固结时间分析

真空堆载预压法处理软土地基已成为沿海吹填土、软弱土加固的最常用的方法,该法最大的特点之一就是加固的时间跨度长,理论上加固时间一般为3个月。但是事实上由于土层的复杂性以及施工工艺等的影响,绝大多数情况下真空堆载预压法处理软弱土地基的固结度在3个月内并不能达到设计要求。就珠海某热电厂吹填土场地的实际加固情况,根据实测地基沉降数据运用指数曲线配合法（三点法）和Asaoka法对场地固结度进行计算,从而对真空堆载预压法处理饱和淤泥质土所需的时间周期作一个定量的分析,为地基处理工期和卸载时间的确定做出可靠的依据。     

软土地基堤防稳定性离心模型试验研究

为探究软土地基堤防的稳定性及变形机理,以某软土地基堤防工程作为原型,提出了排水板+堆载预压排水固结处理优化方案,开展了3级堆载工况的2组堤防离心模型试验,从软基顶部沉降、孔隙水压力变化、地基强度变化等角度,对比分析了未处理与优化后软土地基堤防的稳定性。结果表明：处理后地基在3级堆载工况加载时均表现出更小的工后沉降,土压力在超重力场下快速稳定,孔隙水压力消散速度更快,塑料排水板+堆载预压地基处理方法能够提高软土地基固结效率及稳定性。研究成果可为软土地基的堤防断面设计和地基处理优化设计提供指导。     

真空预压联合塑料排水板堆载预压在工程中的应用

根据苏州白塘植物公园堆山工程地基的地质条件和设计要求,采用真空预压联合塑料排水板堆载预压的施工方案,对软土地基进行加固。监测结果表明真空预压联合塑料排水板堆载预压对软土地基进行加固处理切实可行。     

真空和堆载作用了砂井地基固结的边界元分析

边界元法是70年代发展起来的一种新的数值计算方法。本文把边界元法应用于求解真空压力和堆载压力作用下的软粘土砂井地基固结变形的平面应变问题。笔者在文中推导了线性比奥固结理论的边界积分方程,并结合天津新港软土地基的真空预压袋装砂井加固工程就真空预压和堆载预压两种情况进行了计算对比分析;对于砂井地基和无砂井地基的预压效果问题也进行了相应的计算;在文中还把边界元、有限元及差分的计算结果与实测值做了对比。     

真空动力固结法处理铁路吹填土地基

针对铁路吹填土地基处理中的种种问题,介绍了真空动力固结法加固机理,并分析了吹填土地基处理存在的问题,以及真空动力固结法处理吹填土地基的适用性。最后依托河北省唐山曹妃甸电厂铁路专用线工程实例,介绍了采用真空动力固结法处理铁路吹填土地基的施工工艺、技术参数和技术要点。工程实践表明,真空动力固结法对铁路吹填土地基加固的处理效果良好,且能够很好地解决超静孔隙水压力消散和孔隙水的排出问题,使夯击能有效地作用于吹填土颗粒骨架上,提高工程质量。     

不同真空加载条件下吹填土固结特征

在吹填土加压固结过程中,吹填土的固结过程与真空加载过程密切相关。为了分析吹填土固结强度增长过程与真空荷载条件的关系,本文在室内开展了真空加压砂井下排水方式的吹填土固结试验。试验结果表明:吹填土固结与渗透路径的长短、荷载大小、真空泵的容量、荷载持续时间密切相关;在加固初期,由于蒸发等环境因素的影响,各参数表现出两端小、中间大的特征;随着真空荷载作用时间延长,距离竖向排水体一定距离的土体各工程地质参数的变化情况与深度不相关;距离排水体较近的土体孔隙水压力变化明显,施加荷载孔隙水压力按照一定幅度下降,持续施加荷载一定时间,孔隙水压力消散幅度不断减小。在加固时应做好加荷过程的控制,以期在较短时间内达到预期的加固效果。     

真空-堆载联合预压加固道路软基过程研究

采用ABAQUS有限元软件模拟珠三角洪湾港北片区典型软土地基真空–堆载联合预压加固过程，验证此类工程数值模拟可行性。基于已建数值模型，分析不同堆载时间间隔和堆载速率时软基加固区边界点位移变化。结果表明：有限元计算所得地基沉降规律、沉降量与实测结果吻合度较高；堆载时间间隔对加固区变形影响不大；施工过程保证规范要求最小时间间隔（10 d），连续堆载使加固区更快固结，减少抽真空时间；较高堆载速率能加速固结，节约抽真空时间，但可能引起堆载过程中地基失稳现象。选取堆载速率20 d/级，既可保证较短抽真空时间，又可避免堆载过程产生失稳现象。     

吹填淤泥在真空联合堆载预压过程中的工程性质变化特征

本文以深圳前湾A区真空联合堆载预压处理吹填淤泥的工程为例,采取室内试验和原位测试分析,详细地研究了吹填淤泥在砂垫层施工阶段、插塑料排水板后加载前阶段、联合堆载前纯真空预压阶段、真空联合堆载预压阶段的工程性质变化特征,随着施工推进,吹填淤泥的含水量和孔隙比逐渐降低,湿密度和干密度逐步增加,吹填淤泥土性质不断得到改善,强度持续增加。最后,对真空联合堆载预压达到设计卸载标准后的吹填淤泥加固效果进行了检测和分析,结果表明加固效果达到了设计要求,为吹填淤泥的处理提供了借鉴作用。     

排水固结法加固饱和软粘土地基固结度分析

结合排水固结法加固某软土地基工程实际,用三维固结理论求解土层固结度,又用根据实测孔隙水压力消散曲线推算的固结度加以验证.证明三维固结理论求解设置塑料排水板堆载预压加固地基的土层固结度的适用性,并对地基的最终沉降量和沉降稳定时间加以预测,对工程实践具有指导意义.