淤泥质粘土的超载预压试验研究

根据现场采样的室内超载固结试验,对淤泥质粘土超载预压中超载比,超载作用时间及后续变形之间的关系进行了分析研究,实验及分析结果对用排水固结法处理淤泥质地基有重要参考价值.     

外荷载作用下软土压缩模量动态演化规律

软土在外荷载作用下,其体积减小是随时间发展而呈现不同的特点的,通常可划分为不同的沉降阶段,在这一过程中,其压缩性指标应该是不断变化的。以珠江三角洲地区某高速公路具有代表性软土为研究对象,结合生产单位的具体工程,在地基处理（超载预压）前后取淤泥质软土样,开展不同压力条件下的固结实验,获得了淤泥土在天然状态扣超载预压固结后的压缩模量随压力和时间变化的数据,通过对数据综合分析,得到淤泥质土压缩模量随压力和时间演化的定量关系式,从而获得了压缩模量在压力变化条件下的动态演化规律。     

粉喷法加固软土地基的机理探讨

在分析研究粉喷法加固上海软土地基效果的基础上,通过扫描电镜,对水化硅酸钙在土粒间的生长机理作了进一步的研究和探讨,从而提出了水泥粉体加固粉土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土地基的固结机理。     

湖相淤泥质软土固结系数确定方法的研究

采用有限的孔隙水压力监测数据,反演计算了土体固结系数,对比了反算的压缩模量与室内试验值。结果表明:针对深厚湖相淤泥质软土固结系数的求取,使用已有的计算固结系数的指数函数配合法是合理的;针对深厚湖相淤泥质软土径向固结系数ch的求取,cv/ch的假设比值的影响不大;固结速率在加载初期较快,随着时间的推移,固结速率逐渐减小,并趋于稳定。     

飞机荷载作用下超载预压软土地基的长期沉降

为了研究超载预压地基在飞机荷载作用下的长期沉降,通过对温州淤泥质黏土进行室内循环三轴试验,建立饱和软黏土的累积塑性应变模型和累积孔压模型.利用层状弹性理论计算地基中的动偏应力,结合已建立的经验模型得到在交通荷载作用下软土地基的累积塑性应变和孔压消散应变.采用分层总和法计算飞机荷载作用下温州机场跑道超载预压地基的长期累积沉降,将计算沉降值与实测沉降值进行对比,验证了饱和超固结土不排水累积塑性应变模型和累积孔压模型的合理性.     

考虑蠕变时预压期的近似确定方法

针对经典预压理论无法考虑次固结沉降以及考虑次固结沉降的Johnson法有时会出现临界固结度超过100％的错误,提出预压荷载一次骤然施加完毕后预压持续时间的近似计算公式.在推导该近似公式过程中,利用Bjerrum等时蠕变图和Yin-Graham等效时间线流变模型,采用曾国熙近似固结度计算公式,因此该近似公式能够克服Johnson法的缺陷,分析软基固结系数、蠕变系数、回弹指数、超固结比、工后允许沉降和预固结时间对预压工期的影响.研究表明:当预压超载较小时,预压持续时间随着超载比的增加呈幂函数趋势减少,增大超载比能够有效地缩短预压工期;当预压超载较大时,预压持续时间随着超载比的增加缓慢减少,增大超载比对缩短工期意义不大.     

田湾核电站配电装置区域地基处理

田湾核电站220 kV和500kV配电装置位于15 m厚的淤泥加7 m厚的回填碎石区.GIS设备基础沉降要求倾斜不大于2‰.地基处理采用16 m深塑料排水板和超载预压,强夯处理碎石层.施工完成后,淤泥层固结度大于95%,碎石层极限承载力达到400kPa,变形模量达到27.8MPa.实测沉降值满足GIS设备基础的要求.     

基于GDS固结渗透试验吹填土固结系数研究

基于一维大变形固结方程,给出了不同描述方法时大变形固结系数的表达式,采用软黏土渗透系数及有效应力与孔隙比间的半对数线性关系和幂函数关系,探讨了大变形固结系数随孔隙比的变化规律,提出了大变形固结系数随孔隙比变化的条件关系式,并应用于GDS固结渗透试验吹填淤泥固结系数变化特征分析.研究结果表明:1)存在临界孔隙比,将3种定义的大变形固结系数分成不同变化特征的单调区间,利用条件关系式能较好地判断大变形固结系数的变化规律.2)深圳前湾吹填淤泥大变形固结系数随孔隙比的减小变化幅度达1～2个数量级,比小变形固结系数的变化幅度更大,在对吹填淤泥等超软土进行大变形固结计算时,应先明确大变形固结系数的变化规律.     

考虑次压缩时分级超载预压时间的确定方法

采用能够同时考虑主固结和次固结沉降的一维弹黏塑性等效时间线模型,近似采用地基处理规范中推荐的固结度计算公式,建立等速分级加载时预压持续时间与固结度和超载量之间的相互关系式,确定当超载量一定时超载预压的卸载时间.理论分析表明,堆载预压的持续时间不但与固结度、超载比和加载计划有关,而且与初始有效应力和黏塑性指数也有关.算例表明,针对特定的加载方案,受软土地基强度增长规律的影响,超载预压存在最短持续时间.对次固结变形显著的软土地基,按纯主固结理论计算的持续时间过小,考虑次固结沉降后无法满足工后沉降的要求;而按有效应力面积比法计算持续时间时有时会出现固结度大于1.0的错误,应全面考虑主固结和次固结的沉降特性才能合理地确定超载预压的持续时间.     

吹填淤泥自重固结方程的有限差分解

考虑吹填淤泥落淤阶段以自重固结为主,以及自重固结过程中渗透系数及有效应力与体积分数之间的非线性关系,在合理假定条件下,推导了一维自重固结方程.采用Crank-Nicolson型差分格式对方程进行离散,编制了差分数值解程序SFCCP,对落淤后自重固结过程中吹填淤泥孔隙比的变化进行了数值模拟,结果与现场测试结果较为吻合,验证了分析方法的合理性与差分数值解程序的正确性,同时为软基处理前落淤后吹填淤泥的土性参数提供了一种预测方法.     

有无侧限条件下公路软基堆载预压对比研究

为降低堆载预压排水固结对周边环境的不利影响,提出了侧限堆载预压控制技术。基于FLAC3D有限元分析软件建立有无侧限堆载预压排水固结模型,将无侧限堆载预压模拟结果与实测结果进行对比,验证了数值模拟模型的合理性与可行性,探讨了有无侧限堆载预压的差异。研究结果表明:侧限控制技术能有效降低软土地基沉降、加快前期固结速率;同时侧限位置离堆载预压区边缘越近,侧限效果越好。     

超载卸除后地基变形的研究

本文探讨了在不同超载情况下土体变形的室内试验规律,旋出了计算超载预压地基变形的方法。该方法综合考虑了土体的主固结变形、吸水膨胀变形、回胀变形和次固结变形,其计算结果与试验实测值吻合尚好。 研究表明,卸去超载前地基的平均固结度和超载比是决定卸载后地基残余变形的关键因素,文中提出了有效应力面积比的概念以综合反映这两个因素的影响。本文建议采用有效应力面积比作为堆载预压设计和卸载决定的根据。文章最后简要报告了在宁波机场工程软土地基处理实践时应用本文研究成果的情况。     

真空预压法加固机理分析

真空预压法的传统观念认为真空预压加固软土地基中总应力是恒定不变的,在土体中产生负的超静孔隙水压应力。通过分析传统观念的矛盾之处,指出矛盾的产生是由于假设总应力不变而引起的,进而推导出在真空预压加固软土地基中总应力是变化的,在土体中产生的是正的孔隙水压力,真空预压法和堆载预压法有效应力增长值均是孔隙中超静孔隙水压应力消散而产生的孔压差值。从应力路径与变形的关系方面,说明了真空预压法是等向均匀体积收缩,加固区外土体产生主动土压力,土体呈拉裂破坏。     

海堤填筑料固结特性研究

试验以海泥,山土,10%、15%、20%三种水泥掺量的海泥搅拌水泥(桩)土作为海堤填筑料。从固结特性方面研究出最适用于海堤填筑的材料,通过基本物理力学性质试验和标准固结试验获取试样的基本物理力学参数、压缩系数和固结系数,再从固结压缩变形和固结速率的角度对试样作出分析。结果表明:(1)天然海泥压缩变形最大,固结速率最小。(2)天然山土的压缩变形最小,但固结速率低于海泥搅拌水泥(桩)土。(3)随着水泥掺量的增加,海泥搅拌水泥(桩)土的压缩变形最小,相比海泥、山土,固结速率也最小,但水泥掺量对海泥搅拌水泥(桩)土的固结速率影响不大。故从固结特性角度得出,水泥掺量为20%的海泥搅拌水泥(桩)土是最适用于海堤填筑的材料。     

A general solution for vertical-drain consolidation with impeded drainage boundaries

An analytical solution is derived from the generalized governing equations of equal-strain consolidation with vertical drains under multi-ramp surcharge preloading. The hydraulic boundary conditions at both top and bottom of the consolidating soil are modelled as impeded drainage. The impeded drainage is described by using the third type boundary condition with a characteristic factor of drainage efficiency. Fully drained and undrained boundary conditions can also be modelled by applying an infinite and a zero characteristic factor, respectively. Simultaneous radial and vertical flow conditions are considered, together with the effects of drain resistance and smear. An increase in total stress due to multi-ramp loading is reasonably modelled as a function of both time and depth. A solution to calculate excess pore-water pressure at any arbitrary point in soil is derived, and the overall average degree of consolidation is obtained. It shows that the proposed solution can be used to analyze not only vertical-drain consolidation but also one-dimensional consolidation under either one-way or two-way vertical drainage conditions. The characteristic factors of drainage efficiency of top and bottom boundaries have a potentially important influence on consolidation. The boundary may be considered fully drained when the characteristic factor is greater than 100 and fully undrained when the characteristic factor is less than 0.1. The stress distribution along depth induced by the surcharge loading has a limited effect on the overall average degree of consolidation. However, it has a significant effect on the dissipation of excess pore-water pressure.     

赤泥堆场固结排水方案的数值分析

流塑状赤泥含水率高、强度低,通过排水固结处理,可以增大其密度和强度,增强其堆场的稳定性,并减小堆场渗漏污染的可能性.采用固结有限元计算,对比分析分层堆载干赤泥、塑料排水板和真空预压3种方案的固结排水效果.由于流塑状赤泥渗透性低,堆载产生的超孔隙水压力难以消散.分析表明,堆载+塑料排水板联合方案下,赤泥堆场能够及时完成固结,有利于扩大库容.     

考虑预固结时堆载预压卸载的沉降标准

为了分析预固结和次固结对堆载预压期的影响,依据Bjerrum等时间线蠕变图和Yin-Graham一维弹黏塑性模型(EVP模型),根据运行期限和允许沉降量等技术参数获得等、超和欠载预压卸载时的临界孔隙比,由此可计算决定等、超和欠载预压卸载时机的临界沉降量,并根据欠载预压的临界孔隙比公式计算出最小预压荷载,克服传统堆载预压依据主固结理论无法反映堆载预压和天然软土预固结效应降低次固结变形的缺陷.在考虑天然软土存在预固结效应情况下,证明新假说A与假说B存在近似等价的充分条件.算例表明,在计算堆载预压卸载时的临界沉降量和地基总沉降量时不能忽略天然软土预固结效应的影响.     

真空-堆载联合预压加固地基简化非线性分析

针对真空-堆载联合预压加固地基的沉降性状，提出一种新的简化非线性分析方法。该方法考虑加固过程中地基模量变化的影响，将砂井地基在渗透性上等效为均质地基，通过常规压缩试验成果和割线模量法来反映地基模量的变化.基于Biot固结理论，推导了相应的简化非线性有限元分析方法，并给出具有快速收敛性的余量迭代算法.工程实例结果表明，由该方法得到的计算结果具有较高精度，该方法降低了传统分析的复杂性，具有一定的适用性和普遍性，可用于指导工程设计.