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.     

排水固结法加固饱和软粘土地基因结度分析

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础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。     

考虑有效电压衰减的二维真空预压联合电渗排水固结解析解

以指数函数描述电渗过程中有效电压随时间衰减,建立考虑水平向和竖向的二维真空预压联合电渗排水固结理论,推导超静孔隙水压力的解析解,给出平均固结度的计算公式,并采用数值解进行对比验证。在此基础上,设真空度随地基深度线性减小,分析有效电压衰减速率、残余有效电压及真空度衰减率对地基固结性状的影响。研究表明:电压衰减越慢或残余有效电压越大,地基中的孔压消散越快,最终加固效果越好,但固结速度反而越慢,其中有效电压衰减速率对固结度的影响大于残余有效电压;真空度沿深度的衰减率越大,孔压消散越慢,形成的负超静孔压最大值越小,但对固结度几乎没有影响。     

堆载–电渗联合作用下的耦合固结理论

该理论考虑了水流和电流的相互作用以及地基中孔隙水压力的发展过程,利用等应变等考虑堆载–电渗联合作用的假设建立了轴对称模型的耦合固结方程,并给出了地基中平均孔压和径向固结度的解析解和工程中常用的电极梅花形排布向轴对称排布转化的方法。最后通过参数分析,研究了电源电压和土体的水力渗透系数对平均孔压消散和径向固结度的影响。结果表明:对于堆载–电渗联合作用而言,电源电压越大越好,电渗渗透系数和水力渗透系数比值合适的范围是102～103。     

渗透固结试验装置的研制

利用传统的固结仪进行的土工试验可以很好地满足工程需要，但是对软粘土进行深入研究却有明显的不足。通过对固结仪的改装，使其具有以下功能和优点：仪器的密封性能好，可以收集土样固结过程中排出的孔隙水，漏水量小：通过三通阀可以控制排水条件，既可以进行单面排水试验，并在底部量测孔隙水压力的消散规律，也可以进行双面排水试验；可以同时进行固结试验、渗透试验，研究在外加荷载作用下土样的渗透特性。     

外荷载随时间变化下考虑起始电势梯度的一维电渗固结解析解

将起始电势梯度的概念引入电渗固结理论，基于相关假定建立了外荷载随时间变化下考虑有效电势衰减的一维电渗固结控制方程，利用变量代换和分离变量法获得了电渗固结通解，并给出了常见加荷形式下解析解的表达式。将退化解与已有解析解进行比较，并将所提解与有限差分解展开对比，验证了所提解答正确性。基于所提解析解，分析了相关参数对软土地基电渗固结特性的影响。结果表明：起始电势梯度的存在降低了超孔隙水压力绝对值和沉降量；水力渗透系数的减小有利电渗排水固结过程的进行，且电渗透系数与水力渗透系数比值越大，沉降量越大、电渗排水固结效果越好；当采用电渗联合堆载预压法加固时，电渗作用可降低因外荷载引起的正超孔隙水压力的最大值，提高固结排水时土体的稳定性。     

孔隙水压力消散程度及地基承载力与固结度的关系探讨

根据某电厂真空-堆载联合预压地基处理工程中实际监测的孔隙水压力,推算出土体的固结度;再根据静力触探检测的地基承载力结果和钻孔取土的三轴试验数据计算,验证了该固结度计算的准确性.提出了固结度沿地基土深度方向的变化规律与孔隙水压力消散程度的关系,建议固结度采用沿深度方向加权计算的方法,以更确切地反映土体的固结度.     

真空堆载预压联合电渗竖向排水地基非线性固结解析解

基于等应变假设,采用非线性渗透及压缩模型,考虑真空度沿深度线性衰减以及随指数时间增加、附加应力随深度线性减小、有效电压随时间指数衰减特征,推导瞬时加载、单级加载和多级加载方式下的真空堆载预压联合电渗竖向排水地基非线性固结解析解。通过与现有文献中的试验和数值结果对比,验证推导的解析理论的正确性。在此基础上,利用该解对真空度、附加应力及有效电压的变化开展参数分析。结果表明:真空度沿深度衰减将减小最大负孔压及沉降,但对固结速率影响较小;初期固结速率随着真空度增长速率的加快呈非线性增长;多级加载可有效减小堆载引起的超静孔压,确保地基稳定;考虑附加应力沿深度减小,计算得到的超静孔压及最终沉降将显著减小;有效电压残余值越大、衰减速率越慢,对应的最大平均负孔压和沉降越大;固结速率随着有效电压衰减速率加快呈非线性减小趋势。     

考虑蠕变的堆载预压软土路基固结度数值分析

结合某高速公路软土路基处理工程实例,考虑软土蠕变特性,采用有限元软件ABAQUS对堆载预压软土路基固结度进行计算,并与三维固结理论计算及根据实测孔隙水压力推算软基固结度进行对比,对比分析表明:考虑蠕变的模型计算的固结度与根据实测孔隙水压力计算的固结度更加吻合,其准确性更高;考虑蠕变模型进行固结度计算,超静孔隙水压力消散时间受土体蠕变的影响,在后期有增大的趋势,必然延长了软土的固结时间,这更接近工程实际,所以考虑蠕变的数值计算方法简便,结果也更精确。     

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。     

淮河干流香浮段疏浚泥固结度室内试验研究

针对淮河干流香庙—浮山段高含水率疏浚泥进行了能够测试底部孔压的一维固结试验,研究了土样变形和底部孔压随固结时间的变化规律,探讨了基于太沙基固结理论建立的变形时间曲线法(Casagrande法)和超静孔压消散法得到的两种固结度的差异性状。结果表明:Casagrande法判断主固结完成时,超静孔压消散没有完成,残余超静孔压约为荷载增量的10%～20%;随着竖向荷载的增加,利用两种方法确定的主固结沉降的差异程度随外加荷载呈半对数线性变化;以真空排水工法为例,分析了基于Casagrande法和超静孔压消散法得到的主固结沉降差异程度。     

动力排水固结法处理软土地基孔压和变形问题研究

通过动力排水固结法处理饱和软粘土地基现场试验测试数据。寻求动荷载作用下饱和软粘土的孔压和变形的发展规律。发现同一深度土体超静孔隙水压力的消散与变形具有一致性关系。对动力排水固结法加固淤泥类软土地基的作用机理研究和工程实践具有指导意义。     

考虑温度效应的饱和土地基固结理论

考虑温度(加热)的固结理论是当今岩土工程领域颇为关注的研究课题之一,其在能源地下工程、核废料处置和热法地基处理等方面具有应用背景。针对现有热固结理论研究的不足,考虑加热对土体固结压缩特性和孔隙水压力的影响,给出了荷载和加热联合作用下饱和土地基固结沉降、超静孔压和固结度的实用计算方法。基于详细的参数计算分析,探讨了热固结理论的合理性。最后开展耦合加热的软土地基和竖井地基模型试验,将理论解答与实测结果进行对比分析,检验理论的准确性与可靠性。研究结果表明,所建立的热固结理论可以分析地基在加热后的回弹与沉降,解释加热引起的超静孔压上升和快速消散,扩展了常温下的经典固结理论,可供涉热岩土工程相关问题分析时参考。     

孔压滞后现象及其对固结系数的影响

从常规固结试验入手,对固结系数进行了相关的研究。利用底部可测孔压的固结仪做了常规固结试验,发现试样底部孔压出现滞后现象。孔压峰值出现的前后,沉降曲线出现第 1 次转折,孔压完全消散后,沉降曲线出现第 2 次转折。因为孔压与位移有着紧密的联系,所以孔压的滞后会影响固结曲线,进而影响固结系数的确定。因此,进行了进一步的分析,指出常规试验中侧壁摩阻力和试样的饱和度会对试样内孔压的分布产生滞后的影响。通过对底部孔压滞后现象的分析,在确定固结系数时考虑了孔压滞后效应的影响。最后对室内测定固结系数的方法进行了讨论。     

One-dimensional consolidation of over-consolidated soil under time-dependent loading

The problem of one-dimensional consolidation of over-consolidated saturated soil under time-dependent loading was studied based on semi-analytical method. The relevant computer code was developed by FORTRAN programming, and one-dimensional consolidation behavior of over-consolidated soil was investigated. It is shown that, unlike this described by traditional Terzaghi’s consolidation theory, the rate of excess pore water pressure dissipation is different from that of settlement developing. The magnitude of load and that of pre-consolidation pressure as well as the loading rate has all significant influence on consolidation. With the increasing of pre-consolidation pressure and loading rate, the rate of consolidation increases correspondingly. However, an increase in load will slow down the consolidation rate.     

变荷载作用下未打穿竖井地基固结分析

利用已有瞬时荷载作用下未打穿竖井地基固结模型,根据线性偏微分方程的叠加原理,将变荷载作用问题分解为瞬时荷载作用问题,给出了变荷载作用下未打穿竖井地基固结解答。利用该求解方法,对一未打穿竖井地基在单级线性加载和多级加载情况下的孔压消散进行了分析。分析表明,受加载历时影响,竖井打设区平均固结度减小幅度大于下卧层,但下卧层受影响时间要长得多。另外,在粗略设计中,可以将多级加载简化为单级线性加载,这样对后期平均固结度的影响不大。     

排水条件对不同固结度软黏土动力特性影响试验研究

地铁隧道下卧土层由于施工扰动通常存在不同固结度,列车荷载下土体应变规律也有所差异,进而产生不均匀沉降。通过室内动三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试,研究了排水条件、固结度、振动次数对软黏土动孔压和应变的影响,在试验和现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结度、振动次数、排水条件的应变软化模型。结果表明:固结度愈高的土体,孔压发展愈缓慢,并且随振动次数增加,在较低的孔压水平就可达到稳定,排水条件下的孔压发展规律可由不排水试验获取。土体应变随循环次数的增加而增加,随固结度的增加而降低;提出的应变模型考虑了荷载循环过程中土体的排水,可以较好地模拟不同固结度下饱和软黏土的应变发展规律。     

动力排水固结中孔隙水压力增长和消散规律

 基于现场实测, 对动力排水固结法处理饱和软粘土地基过程中的孔隙水压力变化特性进行了分析研究, 发现孔隙水压力增长与消散具有独特的规律, 所得结论为动力排水固结法的工程设计和理论研究提供了依据。     

冲击荷载下软土的动力响应及结合水变化试验研究

通过SPAX-2000动静真三轴测试系统,研究了饱和软黏土在冲击荷载作用下的应力、应变、孔隙水压力等指标的变化特征。同时,通过差热分析法和理论计算,对比了试验前后软土中结合水含量大小。研究表明,土中结合水含量及其变化对土的物理性质和力学行为有重要影响。试验前后饱和软黏土中结合水含量变化较大,水性转化现象明显,土体固结作用显著,并且冲击荷载作用下土中水性转化、弱结合水排出与动力排水固结程度有因果联系。在一定试验条件组合下,存在饱和冲击能,此时能激发土中结合水转化为自由水量最多;伴随孔隙压力的消散和土体的固结,土的抗剪强度提高、压缩性减小,土体成为超固结土。该研究能揭示软基加固的微观机理,可为静动力排水固结法设计提供理论依据。