劈裂真空法加固软土地基试验研究

在分析常规真空预压法加固软土地基局限性的基础上，提出了劈裂真空法加固深厚软土地基新技术。介绍了劈裂真空法的基本原理和施工工艺。依托江苏省江海高速公路软基处理项目进行了劈裂真空法与常规真空法加固软土地基的对比试验段工程，对软基加固过程中的真空度、孔隙水压力、地表沉降、深层水平位移和地下水位等进行监测，并通过加固前后现场 CPTU 原位测试、取样和室内土工试验等方法对加固效果对比分析。试验结果表明：劈裂真空法可以提高真空荷载向深层土体的传递效率，提高深部软土的加固效果，进而提高真空预压法的有效处理深度；同时劈裂真空法还可以加速地基固结，缩短地基处理工期，有利于工后沉降的控制。试验工程表明，劈裂真空法是加固深厚软土地基的有效方法，具有很好的工程应用前景。     

真空荷载作用下劈裂效果分析

采用自行研制的模型试验装置进行不同喷气压力和有无真空作用下土体的气压劈裂室内模型试验,研究真空荷载对土体劈裂效果的影响。试验结果表明,气压劈裂使土体产生裂隙,裂隙集中于喷气口深度处,裂隙使得超静孔隙水压力呈三阶段规律,即孔压骤升并产生裂隙阶段、停止喷气后孔压迅速消散阶段和缓慢消散阶段。对比不同喷气压力和有无真空作用下气压劈裂试验结果发现,超静孔压峰值随着喷气压力的增大而增大,真空荷载使得超静孔压峰值变小;裂隙排水时间随着喷气压力增大而增大,为20~30 min,裂隙排水约占超静孔压峰值的70%,真空荷载加快超静孔压消散速率;抽真空过程中喷气劈裂应采用低压短时脉冲方式。     

碳化作用对固化/稳定化污染土中铅的化学溶出特性的影响

固化/稳定化技术已广泛应用于重金属污染场地修复,而二氧化碳碳化作用会改变水泥固化重金属污染黏性土中污染物的化学溶出行为。以铅污染土为对象,采用酸/碱滴定试验和pH相关溶出试验测得浸出液中铅的浓度与pH值的关系,通过连续提取试验确定铅的5种化学赋存形态,研究碳化作用下水泥固化重金属污染黏性土化学溶出特性的变化以及重金属污染物的溶出与pH值的关系。结果表明：碳化作用下,固化污染土的酸/碱缓冲能力减弱18.5%~72.4%;固化污染土中铅的溶解度与pH值的关系展现了两性物质的行为特征,pH值介于7~11之间时,铅的溶解度相对较小,pH值小于7或大于11时,铅的溶解度较大;固化污染土中铅的化学赋存形态均以铁—锰氧化物结合态为主,碳化作用下,水泥固化土中可交换态和碳酸盐结合态所占比例分别增加4.3%和3.5%,而铁—锰氧化物结合态、有机结合态和残余态所占比例分别减小2.1%、0.9%和4.8%;酸雨和碳化共同作用下水泥固化土中的铅更易溶出。     

埋入式微型孔压计在真空预压模型试验中的应用

孔隙水压力的测量和分析对研究真空预压法具有重要意义。实际工程中的孔隙水压力计已经得到广泛应用,但是由于制造工艺上的限制,目前能用于真空预压室内模型试验的微型孔隙水压力计国内还比较少见。本文介绍了两种埋入式微型孔隙水压力计,利用自行设计和组装的仪器进行孔隙水压力计负压量程的标定,并进行了真空预压室内模型试验,从而评价微型孔隙水压力计的测量效果。标定试验结果表明,两种埋入式微型孔隙水压力计能准确地测量正压,并且对负压的测量结果精度也非常高。应用试验结果表明,排水板中的微型孔隙水压力计测量结果与膜下真空度变化规律一致;利用土体中的孔隙水压力计测量结果计算得到土体的固结度略小于由实测沉降数据计算的固结度,但变化规律一致,这充分说明这两种微型孔隙水压力计能够精确地测量真空预压中的负孔隙水压力。     

水泥土无侧限抗压强度表征参数研究

水泥土主要包括水泥加固土和水泥稳定土两大类。选用2种典型土样,分别配制高含水率的水泥加固土和低含水率的水泥稳定土,进行一系列的水泥土无侧限抗压强度试验,旨在分析水泥土的孔隙率、饱和度以及强度的变化规律,提出有效表征水泥土强度变化规律的参数。试验结果表明:水泥土孔隙率的大小与初始含水率、压实程度以及水泥水化产物生产量等相关;水泥土的饱和度随水泥掺入量或养护龄期的增加而降低;在常用的水泥掺入量范围(5%~20%)内,水泥土强度随水泥掺入量增加近似呈幂函数关系增大,水泥土强度与养护龄期的对数近似呈线性关系。基于试验结果,提出一个综合反映水泥掺入量、养护龄期以及孔隙率等因素对水泥土强度影响规律的综合表征参数,水泥加固土和水泥稳定土的强度均与综合表征参数呈幂函数关系。已有研究的试验数据也验证了提出的水泥土强度综合表征参数的有效性。     

土体气压劈裂裂隙扩展特性及影响因素分析

气压劈裂是指土体在高压气体作用下产生裂隙并发展的过程。在分析气压劈裂裂隙扩展特性的基础上,考虑气体与土体相互作用机理,提出气压劈裂裂隙扩展模型适用条件;同时进行气压劈裂裂隙扩展模型中关键影响因素参数分析。参数分析结果表明,土体的透气性对于气压劈裂效果有显著的影响,裂隙最大宽度和裂隙半径随着土体中气体渗透系数的增大而减小,呈指数关系;喷气量的增加可以增大裂隙最大宽度和裂隙半径,尤其对增大裂隙宽度效果更为明显;喷气深度的改变对于裂隙半径影响显著,呈线性正相关性;裂隙最大宽度随着弹性模量的增大而减小,呈指数关系,当模量增大到一定程度时,裂隙宽度趋于极限值,裂隙半径与弹性模量呈线性正相关关系。     

土体气压劈裂的室内模型试验

气压劈裂是向岩土体中注入高压气体形成裂隙,增加流体的流动通道,从而提高低渗透性土体的渗透系数。通过室内模型试验探讨了土体在高压气体作用下的响应及劈裂现象。试验结果表明,向土体中喷入高压气体会在土体中生成超静孔压,超静孔压大小与喷气压力相关;超静孔压较大时,土体发生气压劈裂,生成的裂隙又为超静孔压的快速消散提供了通道,大部分超静孔压在裂隙闭合前消散;随着超静孔压的消散,裂隙随之减小,但不会完全闭合,留存残余微裂隙。     

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明:载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩(含桩帽)承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。     

碳化作用对水泥固化/稳定化铅污染土渗透特性的影响

采用人工配制铅污染土的方法制备不同水泥掺量和不同铅浓度的土样,开展碳化前后水泥固化/稳定化铅污染土的渗透试验,并分析试样的宏观渗透系数和微观孔隙结构之间的内在联系。研究结果表明,水泥掺量增加会降低试样的渗透系数;水泥掺量为7.5%时,碳化作用下渗透系数提高;水泥掺量为15%时,碳化作用下渗透系数降低。铅浓度越高,试样的渗透系数越高,而碳化作用又会增大试样的渗透系数。水泥掺量增加会显著降低试样的孔隙率;碳化作用使得试样中孔径小于0.1μm的孔隙增多,大于0.1μm的孔隙减少。     

标准贯入试验(SPT)在水泥粉喷桩质量评价中的应用

20世纪80年代以来,粉喷桩(DJM)广泛应用于加固软弱地基.粉喷桩的质量与强度必须得到控制以满足加固要求.SPT是一种实用有效的粉喷桩质量评价方法.根据大量现场测试成果,分析了水泥粉喷桩桩身强度随深度的变化规律,建立了桩身标准贯入击数N与无侧限抗压强度qu的相关关系.