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–堆载联合预压加固吹填土地基有限元分析法的研究

吹填土地基作为欠固结土,其真空预压加固过程比较复杂,初始条件和边界条件也比较复杂。通过对吹填土地基的形成和真空预压加固过程的分析,对其初始孔隙水压力和真空度在排水板中的传递规律进行了研究;在砂垫层和排水板中施加负的真空压力;根据真空预压加固机理,将非线性本构关系(Duncan-Chang模型)引入Biot固结理论,综合考虑不同工程的荷载形式、初始条件和边界条件编制了通用的有限元程序,对真空预压法地基加固进行平面应变有限元分析;该程序实现了堆载的施加,既能用于计算单纯的真空预压也能用于真空–堆载联合预压的有限元计算。利用提出的有限元程序分别对吹填土地基整个加固过程和正常固结土地基的真空–堆载联合预压进行了有限元分析,计算结果与实测结果对比表明,该方法较好地反映了实际工程沉降及孔隙水压力的发展趋势。     

预排水动力固结法加固吹填粉土地基试验研究

针对吹填土含水量高、孔隙比大、强度低,多呈流塑状态,在动荷载作用下极易产生沉降和液化的特点,提出了将井点降水和强夯法相结合的预排水动力固结法,即首先利用井点降水降低地下水位和土体含水量,并采取振动碾压的辅助降水措施,让施工设备能够进场作业,然后采用小能量强夯对吹填土地基进行加固,利用插设的井点来加速强夯后超孔隙水压力的消散和土体固结。结合工程实践对上部为吹填粉土、下部为饱和软土的地基进行了现场试验,对加固过程中的降水辅助措施、土体变形、孔隙水压力变化、工艺参数、加固效果等进行了分析和讨论。预排水动力固结法进一步拓展了井点降水和强夯法的应用范围,对吹填土地基加固提供了一种新途径。     

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。     

吹填土次固结特性试验研究分析

对滨海地区真空预压处理后和未处理吹填土进行一系列一维压缩次固结试验研究,获得应变、孔隙比与时间的关系,对比分析其次固结特性,为今后解决围海造陆工后沉降问题提供试验依据。结果表明:吹填土的次固结变形与土样高度及排水条件有关。双面排水条件下土中弱结合水容易排出,最终变形高于单面排水;加高后6cm试样最终变形明显低于2cm试样,相同排水条件下二者相差2.2倍;经过真空预压加固处理的土体结构性受到破坏,排水过程结束后土体直接进入次固结阶段,其次固结变形量低于未经处理吹填土。     

真空动力固结加固大面积吹填土路基试验研究(英文)

结合上海某工程大面积吹填土地基处理工程,研究了真空动力固结加固含饱和软粘土夹层的吹填土路基问题。通过对加固过程中及加固后的地下水位变化、超孔隙水压力变化、工艺参数进行分析和讨论,探讨了真空动力固结在应用于含饱和软粘土夹层地基处理时的加固机理。本文研究进一步拓宽了真空动力固结地基处理方法的适用范围,为我国沿海地区港口码头和道路建设中遇到的大面积吹填土加固问题提供了新的途径。     

上覆欠固结吹填粉砂深厚软黏土地基加固效果分析

通过对某上覆欠固结吹填粉细砂土深厚软土地基真空预压中真空压力传递和衰减、超静孔隙水压增长和消散、地基表面沉降、土体分层沉降变形特性和规律的分析,研究上覆欠固结吹填粉细砂土层对真空预压软基固结变形的影响。欠固结吹填粉细砂土层有利于下卧深厚软基的排水消压,地基沉降前期快、波动大,中后期收敛稳定快。膜下真空压力表面传递的差异性和波动性较大,向地基深处传递的滞后性和衰减幅度较大。欠固结吹填粉细砂土压缩量较大,吸收了大部分的真空能量,不利于下卧深厚软基的压缩变形。处理后欠固结吹填土的加固效果明显好于下卧软基土体。     

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。     

工法介绍

真空预压加固软土地基 真空预压法系在地基表面铺设密封膜,通过特制的真空设备抽真空,使密封膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成负压,加速孔隙水排出,从而使土体固结、强度提高的软土地基加固法。 真空预压法适用于加固淤泥、淤泥质土和其它能够排水固结而且能形成超净水压力边界条件的软粘土。其特点为:①加固过程中土体除产生竖向压缩外,还伴随侧向收缩,加固后土的密实度高,加固效果好,特别适于超软土地基加固;②预压荷载不会引起地基失稳,荷载可一次快速施加,加固速度快,工期短;③施工机具和设备简单,作业效率高,加固费     

真空预压加固软基土中应力研究

用弹性力学理论证明了真空预压加固软基处理的土体中产生的是各向相等的球应力,土体在球应力下排水固结,有效应力增加,其最大值为施加的大气荷载.用土力学理论推导了真空预压排水固结等效于无穷均布荷载下有限厚度土层排水固结,它们在土体中产生的附加应力均为球应力,从而可以将真空预压简化为无穷均布荷载工况下有限厚度土层排水固结.现场实测数据分析表明,真空预压加固软基土中超静(或称附加)孔隙水应力分布及消散规律符合太沙基一维固结理论.利用砂井地基等效渗透系数简化计算方法及本文等效荷载工况,将会给数值计算及实际工程应用带来极大的方便.     

真空预压加周软基土中应力研究

用弹性力学理论证明了真空预压加固软基处理的土体中产生的是各向相等的球应力,土体在球应力下排水固结,有效应力增加,其最大值为施加的大气荷载。用土力学理论推导了真空预压排水固结等效于无穷均布荷载下有限厚度土层排水固结,它们在土体中产生的附加应力均为球应力,从而可以将真空预压简化为无穷均布荷载工况下有限厚度土层排水固结。现场实测数据分析表明,真空预压加固软基土中超静（或称附加）孔隙水应力分布及消散规律符合太沙基一维固结理论。利用砂井地基等效渗透系数简化计算方法及本文等效荷载工况;将会给数值计算及实际工程应用带来极大的方便。     

真空预压条件下未打穿不排水桩复合地基一维固结研究

基于未打穿不排水桩复合地基超静水孔隙水压力解答,考虑真空预压荷载非瞬时施加,地表孔压随时间变化,模拟实际真空荷载的施加过程,并建立了真空预压条件下复合地基加固层和下卧层平均固结度的一维固结解。据此绘制出考虑贯入度、桩径比、真空度变化速率、桩土模量比、上下层渗透系数比对固结的影响曲线。研究表明:贯入度以及真空度变化速率对固结影响较大,并且在负压条件下,桩径比对固结的影响与普通正压情况下有较大区别。     

真空动力固结加固大面积吹填土路基试验研究

结合上海某工程大面积吹填土地基处理,对真空动力固结在加固含饱和软粘土夹层的吹填土中的适宜性和相应的工艺参数进行了现场试验研究。通过对加固过程中地下水位、超孔隙水压力、工艺参数等的分析研究,探讨了真空动力固结应用于含饱和软粘土夹层地基处理时的加固机理。研究结果表明,真空动力固结方法用于加固含饱和软粘土夹层的吹填土地基有较好的适用性。     

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%。     

新近吹填淤泥地基加固效果分析

针对真空预压排水固结法处理新近吹填淤泥地基工程,对采用不同长度竖向排水体的两个加固区域进行了现场试验研究,通过对比分析两个加固区的地表沉降、膜下真空度、孔隙水压力等现场监测结果及十字板试验、载荷板试验等检测结果以及室内土工试验所得的土体物理力学性质指标,得出结论:真空预压法处理新近吹填淤泥地基不仅可以达到一定的加固效果,而且通过延长竖向排水体的长度在一定程度上可以提高土体的固结效果。     

高真空击密法加固机理研究及应用

强夯法处理饱和软土地基的关键是孔隙水的排出和超孔隙水压力的快速消散。该工法既是针对这一关键问题进行研究和提出解决办法的。本文第一遍高真空排水固结通过特制与安设的高真空排水设备的排水,可迅速在所需处理的土体范围内生产高真空,促使孔隙水和孔隙气体快速排出而导致土体固结。随之而插入的高真空管作用下产生孔隙水压力差而加速孔隙水排出与超孔隙水压力消散,进一步导致土体的排水固结。高真空排水对饱和软土的固结作用。     

真空降水联合低能量强夯在加固大面积吹填土路基中的应用

结合上海某临港新城大面积吹填土地基处理工程,对真空降水联合低能量强夯加固大面积吹填土路基进行研究,对加固过程中及加固后的地下水位变化、超静孔隙水压力变化、工艺参数、以及加固机理进行分析和讨论。在此基础上确定大面积施工的参数和工艺。真空降水联合低能量强夯的技术进一步拓宽了井点降水和强夯法的适用范围,为我国沿海地区工程建设中遇到的大面积吹填土加固问题提供新的途径。     

青岛滨海公路吹填地基的固结特性分析

以青岛滨海公路试验段海相吹填软土地基的特点,分析了其固结特性.采用考虑荷载逐渐增加的固结理论,结合吹填土的应力和边界条件.探讨了吹填土的固结规律和孔隙水压力消散的计算方法,并分析了吹填土不同施工时间的沉降过程曲线,得出有益的结论,为青岛滨海公路进一步选择软基处理方案提供了参考.     

聚丙烯酰胺改性石灰固化吹填土固结特性研究

吹填土加固技术成为当前软基处理的一项技术难点。石灰等固化材料的掺加提升了吹填土的抗压、抗剪强度,但降低了其抗变形能力。通过添加不同掺量的聚丙烯酰胺,利用室内一维固结压缩试验探讨其对石灰固化吹填土的固结特性的影响,并对固结后的土样进行了压汞试验分析,探讨了微观孔隙特征与宏观变形特性的相关性。研究表明:聚丙烯酰胺可以有效改善石灰加固吹填土的抵抗变形能力,改善其脆性破坏的特点;聚丙烯酰胺掺加增强了石灰加固吹填土体的结构性特征,结构屈服应力较单一石灰添加提高了54%;聚丙烯酰胺的增加提高了石灰固化吹填土的固结系数,且掺加量越大,固结速率的提升幅度越大;聚丙烯酰胺、石灰的组合掺加可以改善吹填土固结后的孔径分布特征,相同石灰掺加量下,随着PAM含量的增加,加固土体的大直径孔隙的含量不断增多,渗透性增强,固结速率增大,微观孔隙特征与宏观变形特性保持了内在的一致性。     

基于大变形的未打穿砂井固结理论研究

 吹填土往往具有含水率高、初始孔隙比大、压缩性大等特点,加固过程中渗透系数、压缩系数及渗流路径都会发生较大变化,加固过程中砂井以下土体在砂井排水通道和真空压力下也会发生固结。基于大变形固结理论,在流动柱体坐标系下,通过建立渗流连续方程,进而推导了能够同时考虑砂井加固层及下卧土层的未打穿砂井大变形固结控制方程,并采用有限差分方法对建立的方程进行了求解。结合黏土渗透压缩模型,利用研究成果对一吹填地基浅层加固工程进行了分析,计算结果与实测结果吻合较好,证明了计算方法的可行性。