生物酶改良膨胀土的压缩特性

为探究生物酶改良膨胀土压缩特性,通过一维固结试验,研究了生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体孔隙比、压缩系数、单位沉降量与荷载变化规律。探讨了固结压力对生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体压缩特性的影响。试验结果表明：生物酶、石灰、水泥改良膨胀土表现出不同的压缩性,主要反映在压缩曲线与压缩系数上;掺生物酶、石灰、水泥都能改善膨胀土的压缩性,其中,生物酶配比为1∶300改良膨胀土的压缩性最小;改良膨胀土的单位沉降量与荷载的关系可用幂函数来表示：s_i=bp^_ia。     

考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的一维固结计算[

固结系数的不确定性是传统固结理论计算局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了在固结过程中渗透系数k和孔隙比e随固结状态和时间的变化。基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度与侧限压缩量的关系,推导出孔隙比e_t的时间函数,构建渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将构建的渗透系数计算式代入固结系数C_v中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明:当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数C_v的变化;同时,对比其他修正固结理论,证明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。     

考虑级配影响的珊瑚砂最大动剪切模量试验研究

对不同级配的南沙岛礁珊瑚砂进行共振柱试验，测试不同孔隙比e的珊瑚砂在20~300 kPa围压下的最大动剪切模量G₀，分析不均匀系数C_u、平均粒径d₅₀和细粒含量F_c对珊瑚砂G₀的影响，并建立珊瑚砂的G₀经验模型。结果表明：珊瑚砂的孔隙比e普遍大于陆源砂砾土；同一有效围压σ0''下，珊瑚砂的G₀-e曲线随C_u的增大而降低，随d₅₀的增大而升高，以F_c≈20%为界，随F_c的增大先降低后缓慢升高；陆源砂砾土的G₀经验模型将低估珊瑚砂的G₀值；F_c对G₀影响的本质是不同细粒含量的珊瑚砂具有不同的C_u和d₅₀，C_u和d₅₀对G₀的影响隐含了F_c对G₀的影响。基于Hardin模型给出考虑C_u、d₅₀影响的珊瑚砂G₀预测模型，并引入修正系数A''，以考虑颗粒类型等复杂因素的综合影响，采用不同海洋珊瑚砂的试验数据对G₀预测模型进行验证。     

变荷载下考虑起始水力坡降与连续排水边界的固结解

采用连续排水边界的必要性及软黏土中水的渗流存在着起始水力坡降(i₀)的现象已逐渐被认识，但变荷载下同时考虑连续排水边界条件和起始水力坡降的一维固结解析解还鲜见报道。针对外荷载随时间逐渐增加的实际情况，建立变荷载下同时考虑连续排水边界和起始水力坡降的固结模型。采用傅里叶变换及拉普拉斯变换获得模型的近似解析解，利用该解答分析动边界移动规律、超静孔隙水压力随时间的消散规律及平均固结度的增长规律。结果表明：在加载速率不变的情况下，起始水力坡降下排水面透水情况对固结性状的影响与其在达西定律下相同，透水情况越好，孔压消散速率越快；透水情况越差，超静孔隙水压力消散速度越慢。与完全透水边界条件下相比，连续排水条件下起始水力坡降i₀对固结性状影响无明显改变，i₀越大，移动边界到达土层底部的时间越长，固结完成时土中残留的超静孔压越大，按孔压定义的平均固结度越小；i₀值越小，移动边界到达土层底部的时间越短，固结完成时土中残留的超静孔压越小，按孔压定义的平均固结度越大。在起始水力坡降和边界排水条件不变的情况下，随着加载时间的增加，超静孔隙水压力峰值越小，超静孔隙水压力达到峰值的时间越长，但加载时间对超静孔压残留值及按孔压定义的最终平均固结度无影响。     

不同水泥掺量胶结钙质砂的导热性能及微观结构分析

钙质砂的导热性能影响周围土体的传热过程，引起不同环境温度下钙质砂的工程力学性能变化及灾害效应。基于热针法分析5种不同水泥掺量（P_s=5%、7.5%、10%、12.5%、15%）胶结钙质砂的导热系数变化规律，利用SEM、MIP、NMR技术综合揭示该过程中胶结钙质砂微观孔隙结构变化的本质特征，在此基础上阐释热特性演化的微观机理。试验结果表明：胶结钙质砂的导热系数λ随水泥掺量P_s的增大而递增，P_s小于10%时，λ呈线性递增，P_s大于10%时，λ增长缓慢；随着水泥掺量P_s的增大，胶结钙质砂中孔隙数量越来越少，孔隙占比下降明显，但P_s增大到10%后，总孔隙面积、孔隙数量、孔隙率等微孔隙结构参数变化减缓；不同水泥掺量胶结钙质砂的导热系数λ与其微观孔隙结构变化呈负相关关系，本质原因在于凝胶状的水泥水化产物连续填充了胶结钙质砂孔隙，降低了其孔隙率，改善了砂样内部传热，宏观表现为其导热系数λ随水泥掺量P_s的增大而增大。     

考虑空间变异性的基坑降水支护开挖引起地面沉降的可靠度评估

对于软黏土或残积土中的深基坑支护开挖,开挖后的地面沉降与基底隆起和挡墙变形密切相关,且受墙后地下水变化的影响显著。提出一种基于最新开发的简化对数回归模型的可靠性分析方法预测地面最大沉降,采用考虑土体空间变异性的方差缩减技术实现一阶可靠性方法（FORM）,探讨了地面沉降超过既定阈值的概率,验证了方差缩减技术的高效性。通过分析关于空间平均及关键设计参数的影响发现,土体空间变异性会导致较高的破坏概率,挡墙的系统刚度、地面沉降阈值的大小、土体特性的变化系数以及地下水下降深度也对可靠性指标β有不同程度的影响,忽略其影响会导致不可靠的设计,较大的特征长度会导致较低的破坏概率和较高的β,同时考虑c_u/σ''_v和E₅₀/c_u的空间变异性会比单独考虑其中一项对β影响更大。     

吹填珊瑚岛礁钙质软泥的渗透特性试验研究

钙质软泥作为吹填珊瑚地基土的一部分，其渗透特性对于岛礁工程的建设具有重要意义。基于GDSPERM全自动环境岩土渗透试验系统对南海某岛礁钙质软泥进行系列固结渗透联合试验，探究孔隙比、固结历史、固结压力、水力梯度和孔隙液离子浓度对钙质软泥渗透特性的影响，并对钙质软泥孔隙比与渗透系数之间的非线性关系进行拟合分析，得出钙质软泥的系列渗透规律。结果表明：钙质软泥的渗透系数约为10^-6 cm/s，且不随水力梯度的变化而变化，存在初始水力梯度；固结历史对钙质软泥渗透性有较大影响，在孔隙比相同的条件下，未经固结的土样呈现出更低的渗透性能；钙质软泥的渗透系数随固结压力的增大而减小，减小幅度不超过一个数量级；随着孔隙比的增大，钙质软泥的渗透系数也相应增大，两者呈非线性关系，"lg[k_v（1+e）]-lg e"模型拟合效果较好，为适用于钙质软泥的最优非线性渗透模型；钙质软泥的渗透系数随孔隙液NaCl浓度的增大而减小。     

原状黄土增湿过程中的静止土压力系数变化规律试验研究

目前得到的湿陷性黄土静止土压力系数K₀,无法反映应力和含水两个因素的影响。本文开展了原状黄土增湿过程中K₀变化规律的试验研究,得到了力水耦合作用下K₀的计算方法。首先引入“增湿水平”这一概念描述土体的含水状态;开展竖向压力作用下的侧限分级浸水试验,分别研究增湿水平、基质吸力、竖向应变与K₀的相关关系;开展黄土湿陷的离心模型试验,验证室内试验结论的有效性。试验结果表明：“增湿水平”物理意义明确,能够反映土体的含水率初始情况和增湿过程;原状黄土K₀随着增湿水平的增大而线性增加,增加速率取决于竖向压力的大小,竖向压力越大增加速率越慢;增湿过程中K₀随着吸力的减小而线性增加,竖向压力越大K₀增加的速率越慢,与增湿水平对K₀的影响规律相似;不同竖向压力下增湿过程中的竖向应变ε与静止土压力系数K₀试验点分布在一个较窄的范围内,可以采用同一双曲线描述,且不同压力作用与浸水作用的先后次序对ε-K₀曲线影响较小。基于上述新疆伊犁黄土试验规律,建立以增湿水平和竖向压力为自变量的K₀的表达式,以及以竖向应变为自变量的K₀的表达式。     

压力型可回收式锚杆锚固段应力分布

利用弹性力学理论计算了锚固体因轴向压缩导致径向膨胀而产生的径向应变,并与土力学理论相结合计算出砂浆体挤压周围岩土体产生的径向应变。根据锚固体与周围岩土体边界面上的变形协调假定,推导出了压力型可回收式锚杆锚固段应力分布的理论解,并与现有理论结果进行对比。结果表明：理论解比现有理论结果更加贴近实际。基于理论解讨论了锚固体与岩土体弹性模量之比E₁/E₂、岩土体泊松比μ、锚固体外半径R对锚固段上的峰值剪应力及其应力分布范围的影响。结果表明：E₁/E₂、R越小,μ越大,峰值剪应力越大,剪应力分布范围越小。     

水泥固化作用对风积沙地基抗拔基础承载性能影响试验

风积沙具有结构松散、黏聚力低、稳定性差的特点,在干旱大风环境下,其抗风蚀稳定性差,影响输电线路杆塔基础的稳定性。近年来发展起来的固沙技术可有效改良风积沙的物理力学性质,提高地基承载性能。为研究水泥固化技术对杆塔抗拔基础承载性能及破坏模式的影响,以新疆南部塔克拉玛干沙漠风积沙为研究对象,分别制备出含水率ω为3%、5%的风积沙和水泥含量为4%、6%、8%的水泥固化风积沙填料,通过开展两种地基填料的模型基础上拔试验,获得水泥固化前后模型基础的上拔荷载位移曲线、抗拔极限承载力及破坏模式,并基于数值分析方法解释了地基填料破坏模式的形成机制。结果表明：水泥固化作用可有效提高风积沙地基的刚度,使基础与地基之间的变形更加协调。水泥含量对基础抗拔承载力T_u的影响与其含水率ω有关,ω越大,T_u的提高程度越明显;ω=5%时,T_u随水泥含量增加呈单调递增趋势;ω=3%时,T_u随水泥含量增加呈先提高后降低的变化趋势;水泥含量为6%时,T_u最大,可认为是该含水率条件下水泥含量的最佳配比。水泥固化前后,风积沙地基的破坏模式由张拉剪切组合破坏模式演变为张拉破坏模式。理论分析表明,锚板两侧的地基首先发生屈服,随着上拔荷载增加,屈服范围逐渐向上扩展,地基上部与基础交界面同步发生屈服,并逐渐向下扩展,最终上下塑性区在一定深度处交汇并连通,地基发生破坏。水泥固化前后风积沙填料的直剪试验与SEM测试结果表明：基础抗拔承载力T_u与填料黏聚力c之间满足线性关系,水泥与风积沙颗粒之间形成的胶凝物质改变了风积沙的微观结构,从而影响其变形及承载能力。     

天津海积软土工程性质参数之间关系的初步分析

通过对天津海积软土工程性质参数的统计分析,采用回归分析法确定出液限与塑限的线性关系,并得到压缩系数与含水量、孔隙比之间有一定的线性相关性.同时用相关分析与方差分析方法对计算的效果做了检验.     

含砂低液限粉土路基压实标准的探讨

通过含砂低液限粉土物理性能、标准击实和固结压缩的室内试验研究 ,分析了其压实特性 ,得出了结论 :该类土的击实曲线离饱和曲线较远 ,说明土的孔隙中空气体积较大 ,土并未达到真正的密实 ,按现行的压实度指标控制压实 ,标准偏低 ;黄河冲积形成的低液限粉土 ,其粉粒含量高 ,粒径比较均匀 ,粘土颗粒含量极少 ,塑性指数低 ,砂粒和粉粒之间的空隙没有更多的细小粘粒来填充 ,这是造成粉土难以压实的内在原因 ;压实度K =90 %时 ,孔隙比e>0 .7,土处于疏松状态 ,说明该压实度区存在较大的压缩性 ,应取消 90 %压实度区 ;提出了以空气体积率作为该类土的压实控制标准 ,并对其合理性进行了论述     

中山港地区软土物理力学指标统计分析

以中山港地区软土为主要研究对象,将现场收集、室内实验和原位测试得到的一系列的物理、力学指标进行了统计分析,并将统计结果与南沙和整个珠三角地区的软土进行了对比分析.分析结果表明：虽然该地区软土的含水率、孔隙比、压缩系数的变化范围均要低于其他两处,但其本身的抗剪强度低,力学特性仍较差.通过建立各项指标间的线性和非线性回归方程,研究其相关性程度,得知其孔隙比、含水率、干密度间的相关性最佳.通过分析中山港地区不同区域软土的含水率、孔隙比、压缩系数、黏聚力4项土性指标沿深度的变化规律,揭示了其区域性差异特性.研究结果可供该地区工程建设参考.     

考虑自重影响的饱和土体一维复杂非线性固结研究

根据宁波软土室内压缩试验数据,得到渗透系数及有效应力与孔隙比的非线性关系.考虑土体自重影响,采用以孔隙比为控制变量的一维大变形固结方程,应用偏微分有限元软件FLEXPDE,研究了不同压缩指数与渗透指数比值下土体有效应力和超静孔压在固结过程中沿深度的分布规律.试验结果和数值分析表明：考虑土体复杂非线性相对于假定固结系数及其他参数在固结过程中保持不变,计算结果更符合实际.在压缩指数与渗透指数比值不等于1的情况下,两种方法计算结果差别明显.为了真实反映土体固结过程中有效应力和超静孔压的分布,应考虑土体渗透性及压缩性的非线性变化.     

降解对垃圾土压缩回弹特性的影响

采用人工配制的垃圾土样进行压缩回弹对比试验,通过对垃圾土中有机质含量和降解环境的控制,得到试样的压缩与回弹曲线,分析降解作用和有机质含量对垃圾土压缩及回弹特性的影响规律.结果表明,有机质含量越高,垃圾土的压缩性越强,回弹性也越强;有机质含量相同时,与抑制降解下垃圾土的压缩性相比,考虑降解时的垃圾土呈现更高压缩性,但表现出较小的回弹性.降解对垃圾土压缩的影响表现出前期影响大、后期影响较小的规律,这种变化与生化降解规律一致.建议分3段选取压缩系数:0～25、25～200和200～400 kPa,以全面描述垃圾土瞬时压缩、非线性压缩及线性压缩的能力.     

人工制备有机质固化土力学特性试验研究

为了探讨有机质对水泥固化土物理力学特性的影响以及固化剂XGL2005的固化效果，在软土中添加腐植酸配制得到了不同有机质含量的人工有机质土，并进行了液塑限试验；另外，对单掺水泥固化与水泥添加固化剂XGL2005复合固化有机质土进行了无侧限抗压强度对比试验.试验结果表明,人工有机质土的液限以指数形式增长，塑限则呈线性形式增加；随着固化土中有机质质量分数的增加，固化土的强度呈对数形式下降；而随着固化剂XGL2005掺量的增加，固化土的强度呈幂函数形式增长；固化剂XGL2005可有效消除有机质的不利影响，显著增强水泥固化有机质土的效果.在分析水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度影响规律的基础上，通过回归分析建立了既可考虑有机质质量分数对强度削减的影响，又能考虑水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度增强影响的预测模型.     

城市生活垃圾的应力压缩曲线及压缩参数

对城市生活垃圾进行了现场测试和室内压缩试验,并对其压缩曲线进行了分析与对比,得到了垃圾的压缩参数：100-200 kPa压力区间的压缩系数为0.72-3.2 MPa-1,压缩模量为1.50-3.44 MPa,压缩指数为0.24-0.99。研究表明,垃圾的压缩性很大,描述生活垃圾的压缩性应以其所受的压力区间为前提,生活垃圾的压缩系数与初始孔隙比的关系具有线性关系。     

软土地基一维非单调压缩固结性状分析

针对储油罐等结构物在使用期内常对下部地基产生往复性变化荷载等实际情况,考虑土体在加载和卸载时压缩系数不同的特性,研究了软土地基一维非单调压缩固结问题.基于现有的成层地基一維线性固结解析理论,采用半解析法求解,得到了相应的半解析解并编制了计算程序.通过系列计算和分析对比,全面地研究了当考虑和不考虑非单调压缩因素时,软土地基固结性状的区别以及不同参数对非单调压缩固结性状的影响.结果表明,压缩系数比、荷载比和卸载速率等对地基的固结均有显著影响;在考虑了非单调压缩的影响因素后,软土地基中超静孔压的消散将滞后于沉降的发展.     

A framework for coupled consolidation-desiccation behaviour of clay slurries

A framework is proposed to understand coupled consolidation-desiccation in clay slurries using effective stress and soil suction as state variables. Constitutive surfaces were derived from best-fit equations for reference curves where one state variable was kept at 1 kPa and the other was varied up to 10~6 kPa.Results indicated that volume compressibility comprises of apparent pre-consolidation up to 100 kPa beyond which a single best-fit curve is valid. Similarly, the theoretical virgin compression line(specific gravity dependant), indicated that both state variables have the same effect up to the air entry value(1000 kPa at a void ratio of 1.8) beyond which void ratio reduces more readily under effective stress than under soil suction. Likewise, hydraulic conductivity remained saturated up to the air entry value and varied from 10~(-9)m/s to 10~(-12)m/s. Finally, the unsaturated hydraulic conductivity correlated well with empirical relationship up to 10~(-14) m/s bevond which vapor flow became dominant.     

初始含水率对重塑连云港黏土压缩特性的影响

目的探讨初始含水率对重塑黏性土压缩性状的影响,建立土结构性对天然沉积黏性土力学性状影响的定量评价基准．方法设计加工了适用于高初始含水率重塑黏性土固结试验的轻型固结仪,针对具有不同初始含水率的连云港黏性土重塑样进行了大量的一维固结试验．结果对连云港黏性土而言,当固结压力低于约25kPa时,采用孔隙指数不能将不同压缩曲线归一化;而超过25kPa后,各压缩曲线均可以较好的进行归一化至重塑土的固有压缩曲线上,且固有压缩参数e100、Cc与W0／wL之间存在良好的线性关系．结论得到了一簇对应不同初始含水率连云港重塑土样的压缩曲线,初始含水率高的重塑样压缩曲线位于含水率低的压缩曲线之上,表明初始含水率对重塑土压缩性状有着显著影响．