考虑排水板土柱效应的软土地基固结特性研究

近年来，在真空预压工程中发现排水板附近的细小土颗粒抱团聚集导致排水板淤堵、排水性能急剧降低的现象，即土柱效应。该现象大多发生在处理新近疏浚和吹填淤泥的软基工程中，在天然沉积软土中尚不多见。基于松嫩平原某软基处理工程中遇到的深层软土固结缓慢问题，结合土柱效应开展数值分析，通过对土柱区渗透系数的反演分析给出其衰减系数，认为天然沉积软土在满足特定条件后也会产生土柱效应，其原因在于受软土的高含水率、强流动性、粒径级配与排水板孔径不适配等综合因素的影响。研究结果可为类似工程的地基加固提供借鉴。     

水泥、粉煤灰改良细砂土的工程特性与改良机理

采用水泥和粉煤灰对细砂土进行改良,为获取不同掺入量的改良剂改良细砂土的强度和渗透系数,进行了击实试验、渗透试验、无侧限抗压试验和直剪试验,并较为深入地分析了水泥和粉煤灰改良细砂土的机理。试验表明,随着含水率的不断增加,改良砂土的干密度先增加后减小;在水泥掺量一定（４％）的情况下,提高粉煤灰的掺量可以大幅度的降低渗透系数和提高无侧限抗压强度;保持粉煤灰掺量不变（６％）,增加水泥的掺量,２８ｄ龄期的改良土无侧限抗压强度提高更为明显。这一结果表明水泥作为改良剂改良土体以提高其力学性能为主,而粉煤灰作为改良剂以改善土体的渗透性能为主。两者相结合,可以同时实现提高土体的力学性能和降低土体的渗透系数。     

饱和软粘土中沉桩后桩周土体固结分析

假定沉桩过程是一个平面应变圆孔扩张问题, 采用了修正剑桥模型, 给出了软粘土中沉桩过程后初始时刻超孔隙水压力沿桩径分布的解析函数, 并与Cao 等人的数值解以及Gibson 提出的公式进行了比较。根据土骨架的弹性位移特性以及水流的连续性条件, 得到了桩周土体固结的控制方程。运用分离变量法并结合边界条件以及初始条件得到了桩周土中超孔隙水压力消散的级数解答, 该解答可以作为孔压静力触探反求固结系数的一个理论依据。通过2 个算例分析了土体的应力历史以及刚度对桩侧超静孔压消散的影响;算例分析表明, 随着超固结比的增大, 归一化后的塑性区半径以及桩侧超孔隙水压力均在减小;桩侧的超静孔压消散前期较快, 后期较慢。     

振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论,探究其改良加固的可行性,对易贡大滑坡残存的天然堰塞体进行取样,设计了不同频率的室内振冲模型试验,研究了振冲法对堰塞体材料的加固效果和密实机理。模型试验采用砂雨法制样,综合测试了振冲后地基的孔压累计消散规律、土压力发展规律,加固效果和复振效应等。试验结果表明:在振冲器的贯入过程中,松散堰塞料中的土压力和超静孔压迅速上升,在振冲器的上拔和分段留振作用下,堰塞料的超静孔压表现为小幅上升和消散、逐渐稳定的总体趋势。随着振冲次数的增加(2～3次复振后),堰塞料地基的土压力逐渐稳定,超静孔压峰值逐渐下降并趋于稳定。因此振冲对松散堰塞体材料的加固效果明显,振冲后堰塞体材料的锥尖阻力大幅提升,但堰塞料密实后,进一步提高复振次数不能有效改善加固效果。满足易贡堰塞体材料的振冲设计方案为:采用125 Hz频率进行4～5次振冲,或采用150 Hz频率进行2～3次振冲。研究结果可为堰塞坝料地基的振冲加固提供理论依据。     

软土地基上堤防拓宽工程变形协调措施研究

以南京市某长江堤防拓宽工程为例,采用ＦＬＡＣ软件建立堤防拓宽的数值计算模型,分析了拓宽新堤与老堤的相互作用特性。在此基础上提出在新老堤防结合部开挖台阶,并铺设土工格栅增强横向连接的措施。采用数值软件对以上工程措施进行了分析验证。结果表明:新堤防填筑后,由于附加应力作用使老堤堤身和路面产生附加变形,老堤防路面的不均匀沉降为１３．７ｃｍ,路面的坡度为１．７％,整体向堤中心线倾斜。在新老堤结合部铺设土工格栅加筋后,堤防的最大沉降位置由堤顶路面处发展到堤身内部,新堤路面变形和堤身不均匀沉降大幅减小。     

河道底泥污染物释放控制试验研究

采用自主研制的环形水槽试验装置，研究了水动力条件下河道底泥的污染物释放特性，开展了原位覆盖和原位固化对底泥污染物释放控制效果的研究。试验结果表明:河道水流速度直接影响底泥污染物的释放特性；底泥随流速逐渐增大分别呈现“未起动”、“少量动”和“普遍动”三种状态。流速小于起动流速时，底泥未起动，上覆水中污染物释放量、浊度与静水条件接近。流速大于起动流速时，底泥大幅起动，上覆水中污染物释放量大幅增加。原位覆盖和原位固化均能有效控制底泥污染物的释放。与未处理相比，原位覆盖后的污染物控制率能达到60％ ～90％，砂层的压重作用避免底泥大规模起动，进而导致上覆水中的污染物含量大幅降低。原位固化后的污染物控制率为97％，但固化会导致上覆水ｐＨ升高使水体呈碱性。     

冲击碾压法加固堰塞坝料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论，探究适宜堰塞坝料的密实方法和设计参数，研究了冲击碾压方法对堰塞坝料的密实效果和密实机理。基于相似定律设计了不同冲击轮质量及牵引速度的天然堰塞坝料室内冲击碾压模型试验，综合采用宏-细观方法测试了冲击碾压后的动应力发展传播规律、变形特性、颗粒运动和加固效果等。试验结果表明：（1）冲击轮引起的冲击荷载为三角形脉冲荷载，产生的接触应力随着牵引速度和冲击轮质量的增大而增大，引起的地基动土应力随着碾压遍数的增加而增加；（2）冲击碾压对堰塞坝料地基表层的加固效果良好，地基内部动土应力和位移皆随深度迅速减小，深度3.6 m范围内的堰塞坝料强度提升明显；（3）提高冲击轮的速度对加固效果的影响更大，可以有效提高冲击动应力，进而使得冲碾加固效果向深层传递；（4）满足易贡堰塞坝料的冲击碾压参数为：冲击轮质量13.5 t，牵引速度3.46 m/s，碾压遍数12。     

连云港港区深厚淤泥地基筑堤数值分析

连云港徐圩港区淤泥层深厚,土质条件差,拟在淤泥地基上修筑斜坡堤。准确开展筑堤后地基固结预测分析,可优化设计,并为港区后期建设提供技术支撑。采用能较好反映超软淤泥性质的修正剑桥模型,模拟斜坡堤分级施工过程,采用不同涂抹效应参数进行计算,通过与实测结果对比以确定海上排水板施工的合理涂抹参数。计算结果表明,当涂抹区井径比s=5,渗透系数降低比k_h/k_s=5时,原位监测结果与数值模拟结果吻合较好。要满足油气管廊基础对工后沉降的要求,应保障排水板施工质量,同时堤身预压时间不低于13个月。     

考虑板土相互作用的排水板通水特性试验研究

为研究排水板在实际工况下的通水特性,研制排水板纵向通水量测试新仪器,采用室内真空预压模型试验、堆载预压模型试验和直接充灌淤泥等方法来制作板土单元体(试样),并开展板土单元体(试样)通水能力测试。试验结果表明:无论是直接充灌淤泥法、堆载预压法还是真空预压法,高性能排水板通水量均大于现行规程试验结果,而普通排水板通水量均小于现行规程试验结果,现行规程方法高估了真空预压后普通排水板的通水能力。对比结果表明:高性能排水板在堆载预压后通水能力与真空预压后通水能力接近,而普通排水板在堆载预压后通水能力明显高于真空预压后通水能力。因此,对于变形大且固结时间长的新近吹填淤泥地基加固工程应优先选用高性能排水板。     

强夯法加固堰塞坝料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论，指导堰塞坝浅层密实加固处理工程，基于相似定律对堰塞坝料进行了不同能级的室内强夯模型试验，综合采用宏-细观方法分析了强夯能量引起的动应力发展和传播规律、内部变形规律、颗粒破碎和加固效果等。试验结果表明：随着夯击次数增加，由于堰塞坝料密实度提高、颗粒重排列、破碎及填充的叠合效应，夯锤有效加固范围内的动土压力峰值整体呈波动上升趋势。强夯过程中能量逐渐从表层传递到深层，同时强夯能量随深度具有较大的耗散，动应力峰值随深度呈现快速衰减的趋势。由于风化严重，强夯引起了明显的颗粒破碎现象。强夯对松散宽级配堰塞坝料的加固效果明显，不同能级强夯后其锥尖阻力大幅提高，但夯击能超过一定数值时，增大夯击能对加固效果提升有限。基于本次易贡堰塞坝料模型试验，最佳夯击能约为6000 kN·m。