基于能量原理的静动力排水固结法有效加固深度研究

对静动力排水固结法加固软土地基,目前主要通过研究冲击作用下超软土的孔压、土压以及沉降、强度的变化,以探求其响应规律及加固机理,对于软土地基的有效加固深度,目前仍没有一个非常精确的公式。基于动量守恒和能量守恒原理,将夯锤与土体接触后运动简化为匀减速直线运动,并结合广州南沙现场的物理力学参数,得到一个能够较准确地计算有效加固深度的公式。通过与现场原位监测数据对比,表明该公式是可行的。为类似软土地基处理工程有效加固深度值提供一定的借鉴和指导意义。     

负压条件下软土地基的孔隙水压力

一、前言 用排水压密法加固软土地基时,孔隙压力在软土中随总应力或八面体应力的变化规律以及对土体稳定、变形、强度的影响已有了不少研究成果。 按照有效应力原理,土体强度的增长和变形的产生都取决于有效应力的增加。对饱和软土来说,有效应力的变化是受超静水压力增消制约的。因而量测和研究孔隙水压力的变化规律就有十分重要的意义。近几年来重新发展起来的“真空排水预压法”是在不改变土中总应力的情况下,降低土中大气压力、形成负压对软基进行加固的。其实质也是增加土中的有效应力,而这种有效应力的增长是依赖于土中孔隙压力的降低。     

有效应力原理在工程中的应用

排水固结法加固软土地基是有效应力原理在工程中应用的典型.在饱和软弱黏土地基上修建建筑物,存在(不均匀)沉降大、地基承载力不足,稳定性差等问题,文章举例说明了排水固结法在处理软土地基中的应用.     

淮河入海水道淤土段堤防工程施工速率控制分析

介绍淮河入海水道淤土段堤防工程的施工概况:采用逐步加高法控制软土地基堤防施工加荷速率,即利用堤防本身的质量作为压载,分级逐渐施加荷载,使软土地基强度逐渐适应上部荷载的增加,最后加至设计高度。根据太沙基一维固结理论,采用有效固结压力法推算软土地基因固结而增长的强度,通过计算分析确定采用逐步加高法施工的分级荷载和加荷时间,并利用堤防施工期的实测数据分析了计算成果的合理性。     

排水固结加固软基强度增长理论研究

通过分析排水预压加固软基强度增长理论的研究现状,指出目前所使用的强度增长计算公式存在的问题.按照有效应力原理及有效应力唯一性理论,推导出了只含有有效应力强度指标的强度增长计算式.工程实例计算表明,该计算式计算的平均抗剪强度值与实测值较相符.文中证明了排水预压土体内任意点任意时刻的有效应力增量都等于超静孔隙水应力的消散量.真空-堆载联合预压下土体中有效应力增长为二者共同作用下土体中超静孔隙水压力系数的消散量之和.通过理论推导证明了堆载预压下饱和粘土的超静孔隙水压力系数A对于正常固结粘土或弱超固结粘土可取为0.5.     

均布荷载下软土地基一维非线性固结的有限差分法

针对深厚软黏土地基一维固结计算中,土体初始应力和附加应力分布形式对地基固结度存在较大影响的问题,假设土体初始应力沿深度变化、外荷载引起的附加应力随时间和深度变化、土体应力应变关系满足双曲线模型,推导了均布荷载下软土地基的一维非线性固结控制方程,并采用差分法求解,得到了地基固结度及沉降计算公式。算例分析表明,该方法计算所得地基固结度与传统解析解吻合良好,且在时间维度上分段计算可有效提高差分法计算效率;采用该方法计算地基沉降所得结果与实测数据吻合较好,且能大幅度简化固结计算过程,具有较好的工程应用价值。     

龙海市锦江道东段防洪(潮)堤有限元分析

该文根据Biot固结理论与有限元原理,用FORTRAN语言编制了土体三维Biot固结的非线性有限元程序,实现有效应力分析手段,采用Duncan-Chang双曲线本构模型,可以考虑土体的应力-应变的非线性特征,可以计算软土地基任意时刻的沉降,针对龙海市锦江道东段防洪、防潮堤的KO+200断面和KO+800断面,得到了各断...     

真空预压加固吹填淤泥地基的孔隙水压力特性

现场孔隙水压力的变化过程能反映地基加固过程中有效应力的发展,现场孔隙水压力的监测是真空预压加固软土地基的重要监测内容之一。通过现场孔隙水压力监测资料, 用曼德尔效应解释了真空预压加固吹填淤泥前期出现孔隙水压力增大的现象,分析了真空预压加固吹填淤泥地基出现曼德尔效应的原因,结果表明,在真空预压加固吹填淤泥地基时曼德尔效应的持续时间沿深度逐渐缩短。综合考虑土的固结状态、负压的传递及工程所处环境表明,真空预压加固吹填淤泥时,孔隙水压力的变化受吹填土的欠固结程度、负压的传递和膜上覆水压力等因素综合影响。     

饱和淤泥爆炸排水固结试验研究

对采用爆炸排水固结法处理淤泥类软土地基进行了试验论证.爆炸试验表明,水平向应力波对土体排水的贡献大于竖向应力波,缩短排水距离有利于土体的排水固结,炸药用量对试验有很大影响.直剪试验显示爆炸后土体粘聚力和内摩擦角较爆炸前均明显改善.爆炸后土体含水量显著降低.试验还得到了爆炸后土体出水量与时间的关系曲线,从几个方面证实了饱和淤泥爆炸排水固结处理软土地基方法的可行性.试验结果与理论分析相吻合.     

真空预压加固软地基工程实例分析

对真空预压排水固结加固软基工程实例进行了具体分析,对承载力增长规律进行了定性分析。根据原位试验结果,推算了地基承载力;推导了考虑固结效应的软土地基承载力增长计算公式并进行了修正;对原位试验结果推算的地基承载力与理论公式计算的地基承载力进行了对比分析。修正公式计算的地基承载力与现场原位测试推算的地基承载力增长特性一致。用有限元程序对排水固结预压加固软基承载力增长规律进行了模拟分析。现场原位检测推算结果、理论公式计算结果与有限元模拟分析结果均表明:排水固结预压加固地基承载力的增长是非线性的,排水固结期间,前期地基承载力增长迅速,后期地基承载力增长缓慢,加固前期地基承载力增长远快于后期;随着排水固结预压时间的增加,地基承载力增长逐渐趋于极值。     

真空预压有效加固深度的探讨

本文利用弹簧装置阐述了加固软黏土地基的真空预压方法的作用机理。在此基础上，比较了真空提水的极限深度和真空预压有效加固深度的不同，分析了真空预压有效加固深度大于真空提水极限深度的原因。通过设计模型直观地演示了真空预压的作用过程，并分析了沉降量、孔隙水压力等的变化，表明真空预压的有效加固深度与真空度大小无关，而与真空度的传递有关。最后通过工程实例证实真空预压的有效加固深度可以超过10m。     

真空预压法对加固区边界影响的研究

介绍了真空预压法加固软基的机理，并重点研究了该方法对加固区边界的影响，结合深圳河真空预压加固软基工程实例，采用平面应变有限元进行理论计算，计算中考虑了软土的流变特性和施工扰动对结构损伤的影响，并用实测结果来检验计算，得出较可信的结论。     

真空预压法加固软土地基的效果观测分析

真空预压法是加固软土地基的有效方法。本文以实际工程为例,详细论述了真空预压设备的布设,施工方法,检测方法及检测仪器的布设,对工程实际的观测结果进行了深入分析。实践证明使用真空预压法,通常对地基施加相当于80kPa荷载的真空压力,100d后地基的总沉降量可达到1m,地基土的平均固结度超过90%。经过加固的地基抗剪强度明显增加,含水量和孔隙水压力明显减小,地基的承载力可达到80kPa以上。     

吹填土地基在真空预压插板期间的沉降计算

吹填土为欠固结土,吹填土地基在真空预压插板过程中会产生固结沉降。本文提出吹填土地基真空预压产生的沉降是由插板期间发生的固结沉降和真空预压期间发生的固结沉降两部分组成。现场监测表明吹填土地基在真空预压插板期的沉降占总沉降的30%～50%,但在目前的设计计算中未能考虑。本文通过分析吹填土地基各土层的受力状态,提出插板期间各土层的沉降量计算方法,计算结果与现场试验结果比较吻合,从而完善了真空预压软基加固沉降计算方法。本文同时深入研究了真空预压各施工时段固结度的计算方法。     

湿地湖泊相软土加固方案及固结沉降离心模型试验研究

为研究湿地湖泊相软土的软基加固方案及固结沉降规律,分别进行真空堆载联合预压和水泥土搅拌桩复合地基加固湿地湖泊相软土路基的离心模型试验,对比分析2种方案的沉降发展和土压力变化情况。试验结果表明:相同条件下,真空堆载联合预压固结沉降发展更快,第30天固结度达到80%以上,第90天达到90%以上,且各测点土压力值更小;真空堆载联合预压下路堤横断面沉降分布更均匀,但后期沉降差较大,真空堆载联合预压的工后沉降约为水泥土搅拌桩复合地基的一半,加固效果更好;由含水率测试可知,真空堆载联合预压的影响深度至埋深10 m以下;2个模型的沉降拟合公式都为指数型函数,与实际沉降拟合较好,可预测长期的固结沉降。真空堆载联合预压方案优于水泥土搅拌桩复合地基加固方案。     

真空预压后塑料排水板对地基承载力及沉降的影响

真空预压法是加固软粘土地基的有效方法之一，天津港地区成功的工程实例表明，采用塑料排水板结合抽真空的方法加固地基具有明显的优势和经济性，施工技术也比较成熟。但塑料排水板在地基加固完成后并不取出，这些留在地基中的塑料板对地基的承载力和沉降会产生一定的影响。本文采用极限平衡法和有限元法分析了塑料板对地基稳定性的影响及其规律性。研究结果表明，真空预压后排水板的存在对地基的承载力具有一定的提高作用，对地基承载力的贡献与塑料排水板的间距、基础的宽度以及排水板的抗拉强度有关。对于超载使用的地基，排水板的存在增加了地基的承载力但排水板越长地基的沉降就越大。     

吹填土地基在真空预压插板期间的沉降计算

吹填土地基是滨海新区围海造陆的主要地基形式，由于在吹填土层的增加，改变了原来地基的应力状态，使原天然地基在吹填土有效重力作用下产生附加荷载，而吹填土为欠固结土，所以吹填土地基在真空预压插板过程中会产生固结沉降。故本文提出吹填土地基真空预压产生的沉降是由插板期间发生的固结沉降和真空预压期间发生的固结沉降两部分组成。现场监测表明吹填土地基在真空预压插板期的沉降占总沉降的30％－50％，但在目前的设计计算中未能考虑。本文通过分析吹填土地基各土层的受力状态，提出插板期间各土层的沉降量计算方法，计算结果与现场试验结果比较吻合，从而完善了真空预压软基加固沉降计算方法。本文同时深入研究了真空预压各施工时段固结度的计算方法     

真空预压加固地基固结简化计算方法

将均质软黏土地基有限元方法与常规计算方法进行对比分析,研究真空预压与堆载预压之间计算荷载值及加载速率的等效关系.研究表明,等量瞬时荷载下,堆载引起的地基沉降要比抽真空所引起的地基竖向沉降大,等效线性加载条件下,较为符合抽真空条件下的地基固结沉降过程,由此提出了一种真空预压地基固结计算的简化方法.应用简化计算方法对某真空预压处理软基试验工程进行固结沉降计算,结果表明,简化计算方法计算结果与实测结果基本吻合.     

浅层无砂垫层真空联合水袋堆载预压软基处理研究

针对无砂垫层真空预压后期地基承载力提升有限等问题,为了进一步提高软土地基的承载力,采用Abaqus软件建立无砂垫层真空预压法和无砂垫层真空联合水袋堆载预压法的数值模型,并与现场实际情况进行对比分析,验证了模型的有效性。在大面积吹填土地基内利用可循环利用的水袋替代砂石料作为堆载材料,开展真空联合水袋堆载预压软基处理现场试验。该处理方法施工方便,受外界干扰少,施工成本低,对环境影响小。根据水袋高度调节堆填荷载大小,基本不使用砂石料,水袋堆载卸载方便,真空联合堆载衔接时间短,优化了真空预压联合堆载施工工艺。结果表明:在真空预压1个月后可提前引入水袋荷载,处理后土体在0～2 m深度范围内的平均含水率可降低至43%,土体地基承载力可达到65 kPa。与无砂垫层真空预压法相比,真空联合水袋堆载预压法施工期沉降速率、孔压大,孔隙比、含水率小,沉降量大,土体固结速度快,工后沉降小,土体承载力提高了30%,扩展了真空预压处理技术的应用范围。此法适用于缺乏砂石堆载料或运输相对不方便、工期短、地基承载力要求为50～60 kPa的新近吹填淤泥质土的软基处理工程。     

真空预压联合导电排水板电渗法加固海相吹填土现场试验

为推动真空预压联合导电排水板电渗法在大规模吹填土地基加固中的应用,依托温州某海相淤泥吹填工程进行了真空预压联合导电排水板电渗法试验,并与真空预压联合金属电极电渗法和常规真空预压法进行了对比试验,对膜下真空度、地表沉降、电流电压变化进行了分析,着重分析了加固后地基承载力增长规律。试验结果表明:导电排水板可以取得与金属电极同等加固效果,导电排水板在电渗加固中具有一定的有效性和可行性,导电排水板的布置方式对加固效果也具有一定的影响;真空预压联合导电排水板电渗试验的地表沉降量超过常规真空预压法9%以上,地基承载力超过常规真空预压法21.4%,土体深层承载力也得到一定程度提高,加固效果显著。