砂石桩处理某综合原料场软弱地基的探讨

本文根据大型综合原料场地质情况和堆矿荷载特性,针对原料场工程地基处理的目的对天然地基分级堆载、塑料排水板堆载预压、砂石桩堆载预压等地基处理方案进行了计算分析和比较,确定了利用砂石桩和分级堆载相结合的方法对原料场软弱地基进行处理。地基处理完成后,对料场地基土强度、沉降、孔压等进行了进行监测和检测,监测和检测结果表明砂石桩处理地基能够达到设计要求。所得结论可为我国软土地区采用砂石桩进行地基处理的理论研究及工程设计提供有益的参考依据。     

分级堆载预压法加固料场软基效果分析

分级堆载预压法加固料场软基是一种有效的地基处理方法 ,为确定各级堆载时间和高度,计算软基强度及固结度,保证料场软基的稳定与堆载的安全,对堆载分期软基场地进行详细的测试试验与监测是必要的。文章结合上海梅山钢铁公司二期料场软基处理工程,对堆载试验区的测试试验与监测成果进行了分析,结果表明,采用砂石桩加砂石垫层作排水路径并结合分级堆载预压法加固料场软弱地基具有良好的效果。     

真空堆载联合预压作用下软土地基位移和孔压变化规律研究

根据实测资料分析了真空堆载联合预压作用下加固区地表沉降、土体侧向位移、孔压、超孔压变化规律,并对孔压消散原因进行微观解释,结果表明:真空预压形成的负压与堆载预压形成的正压二者在加固软土地基的效果上是一致的,场地中心处的沉降要比四周大,用固结度对数配合法推定最终沉降,停泵时的平均固结度达到97%;真空预压阶段土体侧向位移方向是指向加固区内的,而堆载预压阶段是指向加固区外的;开始抽真空后浅层土体孔压消散非常明显,深层土体孔压消散较为缓慢,后期较深土层中孔压才有较大变化;超孔压在抽真空后变为负值,在真空预压阶段绝对值越来越大。     

桩侧堆载作用下被动桩受力性状研究

桩周大面积堆载产生的土体变形不仅会引起桩身负摩阻力,也会使桩基承受较大的侧向荷载。文章应用三维有限元方法对桩侧堆载作用下的被动桩受力性状进行了分析,并研究了桩顶荷载对被动桩受力变形的影响。在桩侧堆载的作用下,桩身产生了较大的侧向位移与弯矩,同时出现负摩阻力和桩身轴力。桩身侧移和桩身轴力随着堆载距离的增加而减小,随着堆载量的增加而增大。桩侧堆载的被动桩在桩顶竖向荷载作用下会产生桩身二次弯矩,加剧桩身弯曲变形和内力。     

考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场研究

静压桩挤土位移会随压桩过程中产生的超孔隙水压力的消散而变化,但由于压桩过程的复杂性,这一问题尚没有得到很好的解决。基于应变路径法及源汇法理论,根据土体的固结度理论推导小应变条件下考虑孔压消散的静压单桩周围土体位移场的解析解,该解析解可以考虑如下问题:地表面的自由边界条件问题,土体中孔隙水压力的消散问题,并能给出整个压桩深度内土体的水平及竖向位移场。根据压桩过程中近桩身土体变形特性对大变形条件下近桩周土体位移场做出相应的理论推导,并分析大小应变条件下挤土位移场的差别。利用所获得的挤土位移理论解分析超孔压消隙对土体位移场的影响,与现场测试结果进行对比,结果表明:静压单桩水平挤土位移和地表面隆起量均随孔隙水压力的消散而减小;考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场的理论解和实测值变化规律相一致,且数值上基本吻合,能够满足工程需要。     

桩侧堆载对桩基影响的数值分析

桩侧堆载会对桩基产生侧向荷载并在桩身产生负摩阻力,形成侧向受力的被动桩,桩侧堆载的大小以及与桩基的距离影响着被动桩的受力特性.文中通过有限元软件对桩侧荷载对桩基的影响进行了数值模拟分析,分析了桩侧堆载的大小以及与桩基的距离对被动桩受力的影响,得出了一些有意义的结论.     

水泥搅拌桩施工扰动模拟

进行地基处理时容易对土体产生施工扰动,土体结构破坏,引起土体强度降低,对工程产生不利影响。本文采用有限元方法,对桩周土体采用剑桥模型,进行了水泥搅拌桩施工过程模拟,得出了施工引起的超静孔压分布和消散规律:随着深度的增加,超孔压的峰值呈现递增趋势,并且离桩心越近,不同深度间超孔压峰值相差越大。施工结束后超孔隙水压力即开始消散,固结1d已消散了80%～90%,固结9d,超孔隙水压力基本消散。超孔隙水压力沿径向呈指数形式迅速衰减,随着深度的增加,影响深度也逐渐增大。     

静载试验中试桩受桩侧堆载的影响分析

针对单桩静载试验过程中桩侧大吨位堆载对试桩的影响问题,结合工程实际,应用FLAC^3D程序建立三维弹塑性模型对试桩试验过程进行数值模拟,着重分析桩侧堆载对土体及试桩受荷性状的影响,结果表明:在试验加载前,桩侧支墩荷载会引起土体附加应力和沉降,其极限影响深度约为8倍支墩宽度。支墩荷载还会使试桩提前受荷而发生沉降,在试验加载时,桩侧支墩荷载减小,试桩发生一定的回弹而使得试桩的量测沉降量偏小。在加载初期,堆载法明显夸大了试桩刚度,需引起重视;随着加载至试桩极限荷载的一半后,其夸大作用开始明显减弱,在接近极限荷载时,这种影响已不明显,堆载法仍是确定单桩极限承载力的可靠途径。     

饱和软粘土中沉桩引起的超孔压数值模拟分析

运用ABAQUS有限元软件详细模拟了预应力管桩沉桩过程引起的超孔隙水压力分布及消散规律,讨论了其随时间变化过程、有效应力增加随超孔压消散变化规律,并与Vesic理论解进行了对比分析,研究了预应力管桩沉桩过程中桩周土体超静孔压的变化规律。可为同类工程的设计和施工提供参考。     

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。     

Consolidation of partially saturated ground improved by impervious column inclusion: Governing equations and semi-analytical solutions

This study focuses on the consolidation behavior and mathematical interpretation of partially-saturated ground improved by impervious column inclusion. The constitutive relations for soil skeleton, pore air and pore water for partially saturated soils are proposed in the context of partially-saturated ground improved by impervious column inclusion. Settlement equation and dissipation equations of excess pore air/water pressures for a partially saturated improved ground are then derived. The semi-analytical solutions for ground settlement and pore pressure dissipation are then obtained through the Laplace transform and validated by the existing solutions for two special cases in the literature and the numerical results obtained from the finite difference method. A series of parametric studies is finally conducted to investigate the influence of some key factors on consolidation of partially saturated ground improved by impervious column inclusion. Based on the parametric study, it can be found that a higher value of the area replacement ratio or modulus of the pile results in a longer dissipation time of excess pore air pressure (PAP), a shorter dissipation time of excess pore water pressure (PWP), and a lower normalized settlement.     

海堤荷载下海积软土沉降的现场测试和数值模拟

海积软土在海堤荷载作用下的沉降变形往往是堤防建造和围海造地等重大工程中的关键环节,为研究海积软土的变形特性,在室内单元体试验的基础上,由修正Cam-clay模型改进来的软土模型中加入海积软土固有的结构性特征。结合实际的工程项目,建立相应的数值分析模型,并研究大面积均匀堆载和新建海堤不均匀荷载作用下海积软土的长期沉降和超静孔隙水压力消散特性,分析中考虑竖井地基处理和海堤填筑进程的影响。通过与原位监测数据的对比发现,该模型能够很好地反映海堤下方处和厂区大面积回填处的地基沉降和侧向变形,同时能较好地考虑填筑过程中地基不同深度处超静孔隙水压力的累积和消散过程。     

理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析

饱和黏土变形的非线性和流变特性已被人们所逐渐认识。为进一步探讨该特性对砂井地基固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体骨架弹黏塑性变形关系,在Barron砂井固结理论的基础上,重新推导砂井径向固结方程,并给出方程的隐式有限差分格式。通过与Berry基于压缩指数的显式数值解对比,验证本文计算方法的有效性。探讨了UH模型参数和渗透指数对砂井径向固结的影响。数值结果表明:黏性土的粘滞性使得固结前期砂井地基内部出现了孔压升高现象,并延缓了固结中后期砂井地基内孔隙水压力的整体消散。同时,随着初始超固结参数R₀、回弹指数C_s的增大或渗透指数C_k的减小,此现象变得更加明显。     

水泥搅拌桩和砂桩在真空预压防护工程中应用与分析

基于南沙港区格栅水泥搅拌桩和砂桩联合防护真空预压影响区内高压电缆沟的工程实例,分析了该真空预压影响区的防护方案,对比试验研究影响区防护和未防护断面的表层位移、深层侧向位移和地层中孔隙水压力变化规律;位移测试结果表明该防护方案是有效的,保护了高压电缆沟的安全;地层中孔压变化结果表明深层格栅水泥搅拌桩周围土体有渗流发生,该地层土体中孔隙水压力降低及地下水渗流使土中有效应力改变是周围土体发生变形的主要原因。     

碎石桩复合地基抗液化性能的数值模拟

将饱和砂土视为土-水两相介质,以Biot动力固结方程为基础,编制完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序,通过模型试验验证程序的正确性。利用该程序对碎石桩复合地基进行地震响应分析,探讨不同土层构成和不同附加压重等因素对抗液化性能的影响。结果表明:经碎石桩加固后,桩间土中的超孔压比比未加固前减小;随时间的延长,出现了明显的超孔压消散现象,距离碎石桩越近,超孔压消散现象越明显;附加压重对地基中超孔隙水压力的增长有明显地抑制作用,在进行工程设计时应该考虑附加压重的有利影响,适当增加桩间距。     

单幅值循环动载下饱和砾砂动力特性试验研究

为探究动应力比和围压对饱和砾砂动力特性的影响,通过一系列饱和砾砂动三轴试验,分析了动应力比和围压对饱和砾砂轴向累积应变、回弹模量、动孔隙水压力以及滞回曲线的影响。结果表明:在同一围压下,动应力比增加时,砾砂的轴向累积应变、回弹模量增大,而动孔隙水压力减小;不同围压下,饱和砾砂的轴向累积应变、回弹模量以及动孔隙水压力均随围压的增加而增大;围压的增大有利于提高土体能量耗散的能力,而振次的增加会使土体的耗能作用减小;滞回曲线的倾斜程度随动应力比、围压以及振次的增加而增大,表明土体的回弹模量增加、刚度增大;滞回曲线的演化规律能够更加形象地反映出土体形变、刚度和耗能作用的变化,对土体动力特性进行分析时应结合滞回曲线的演化规律进行综合分析。     

基于Hansbo渗流的理想砂井地基固结分析

室内试验和现场观测表明,许多饱和黏性土中的渗流在小水力梯度时不能用Darcy定律描述,这应该是导致基于Darcy渗流的传统砂井固结理论有时不能很好地解释某些砂井地基固结特性的原因。引入同时考虑低速渗流幂函数曲线段和较高速渗流直线段的Hansbo渗流方程描述非Darcy渗流,在自由竖向应变假定下修正了Barron的理想砂井地基固结方程,并给出了有限差分法数值求解格式。据此探讨了Hansbo渗流参数、地基厚度等对砂井地基固结进程的影响。计算结果表明:和Darcy渗流相比,Hansbo渗流延缓了砂井地基内的孔压消散速度,导致固结速度变慢,并且径向排水对孔压消散的作用会更显著。如将Hansbo渗流方程简化为幂函数形式,则往往会高估砂井地基的固结程度,特别是在固结的初期。最后对比了自由竖向应变假定和等竖向应变假定对计算结果的影响。     

地层条件对剪胀性砂土边坡地震后延迟变形的影响

剪胀性砂土流滑现象与自然排水条件下孔压重分布导致的局部土体强制吸水有关,须放在具体边值问题中来阐释。同时考虑孔隙水压力扩散、转移以及吸水剪切下饱和砂土应力应变行为的流动变形简化分析方法,研究了相对不透水层的位置、地基土体的渗透系数对边坡地震后延迟变形的影响特征和规律。地震后延迟侧向变形总是集中发生在孔隙水渗流被阻滞的界面,界面处砂土强制吸水量越大,发生的侧向位移量就越大;设置穿透相对不透水层的排水通道可有效减小边坡的侧向变形。地震后侧向流动变形的发展过程取决于孔隙水扩散、转移的速度,是由具体边值问题中土体的渗透系数决定的,饱和土体的黏滞特性对于变形发展过程的影响可以忽略。     

Effect of clogging of stone column on drainage capacity during soil liquefaction

Stone columns act as vertical drains, and due to their high permeability, allow for the quick dissipation of earthquake induced excess pore water pressure. When water flows through a loose sandy soil, it washes away fine soil particles. The fine sand particles get detached when the hydrodynamic force applied on the soil particles breaks the inter particle bonds between soil grains. These detached soil particles are then migrated by the seepage water. Based on the concentration of the soil particles in the seepage water, these may be captured at the pore constriction of gravels during the flow of water through the stone column. Thus, the clogging of stone column initiates which reduces of the permeability of column. The rate of dissipation of pore water pressure during earthquake is affected due to the clogging of column. In this paper, a mathematical model is proposed to determine the rate of dissipation of pore water pressure of stone column-reinforced ground by considering the clogging effect of column. The result obtained from the proposed model is verified with the available in-situ experimental data. A parametric study is also performed to investigate the effect of different parameters of the proposed model on the clogging of stone column. It is observed that when the permeability ratio, compressibility ratio and area ratio decrease, the possibility of clogging increases. The peak value of the excess pore water pressure ratio can increase up to around 50% due to clogging.     

循环加、卸载孔隙水压力对砂岩变形特性影响实验研究

 利用MTS815岩石力学实验系统对饱和砂岩进行三轴等围压情况下的循环加、卸载孔隙水压力实验。结果表明：压密阶段的加、卸载曲线中出现了很多“Z”状的波动,这些小波的出现没有规律性,初始残余变形比较大,还没有形成明显的滞回曲线。在弹性耦合阶段稳定滞回曲线加载时,应变呈上凹“Z”状波动,在到达上限值前出现拐点,应变达最大值;卸载时,应变呈下凸“Z”状波动,在到达下限值前出现拐点,应变达最小值,该阶段形成稳定的滞回曲线,表现形式由疏变密,稳定滞回曲线包含弹性变形向塑性变形演化。在孔隙水压力的不同上限值和不同幅值区间的耗散能构成不对称“X”形。在加载段,随着孔隙水压力增大,耗散能逐渐减小;卸载段,随着孔隙水压力减小,耗散能逐渐减小。“X”形的交点出现的位置和夹角与不同上限值和不同幅值区间有关。在循环加、卸载孔隙水压力作用下,残余应变与循环次数的关系符合乘幂负指数关系。