基于GDS固结仪的吹填淤泥非线性渗透性及参数测定

 吹填淤泥具有高含水量、高压缩性、低渗透性等特性,因形成条件与应力历史等不同,表现出与一般软黏土不同的渗透特性,很难利用常规渗透试验仪测定渗透系数。GDS固结仪可克服现有渗透试验仪的缺陷,在吹填淤泥非线性渗透特性研究及参数测定方面具有很大的优势。采用GDS固结仪对深圳前湾吹填淤泥进行固结渗透试验,对软黏土常见的4种渗透系数与孔隙比之间的非线性关系进行回归拟合,获得相应的拟合参数。结果表明：(1) 在6～400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的渗透系数随固结压力的增加呈非线性变化,降低1～2个数量级;(2) 4种渗透系数与孔隙比之间的非线性渗透关系对于深圳前湾吹填淤泥都是适合的,其中渗透系数与孔隙比之间的幂函数关系,拟合程度最好,形式简单,成为吹填淤泥等超软土大变形与非线性固结性状数值分析首选的非线性渗透关系。     

不同渗透压力条件下黏质粉土的渗透试验研究

黏质粉土的渗透性能介于黏土与粉砂之间,在常规渗透试验中所获得的渗透系数有一定的不确定性,给基坑工程降水带来不良的影响。以天津主城区的黏质粉土层为研究对象,开展原状土样的固结渗压试验与三轴渗压试验。在不同渗透压力条件下,改变固结压力与渗透路径,分别测定土的渗透系数,分析固结压力、渗透压力与渗透路径对土的渗透性能的影响。试验结果证实,土的竖直渗透系数与水平渗透系数随固结应力的增加而减小,当固结压力大于上覆土的有效压力时,土的渗透性能变化明显。固结压力对土的渗透能力影响最为显著,而渗透路径的影响相对较小。     

温州超固结软黏土次固结试验研究

为研究超固结比对软黏土次固结特性的影响,对温州正常固结和超固结软黏土开展长期一维压缩试验,系统性研究先期固结压力、超固结比等因素对次固结变形和次固结系数的影响。试验结果表明:先期固结压力对软黏土固结变形发展曲线有显著影响,固结压力小于先期固结压力时,曲线变化较小,接近直线,此时次固结系数随固结压力增长较快;当固结压力超过先期固结压力后,曲线变化明显,呈三段式发展,次固结系数随固结压力的增大略有减小,最后趋向某一稳定值。软黏土的次固结系数随超固结比的增大而减小,通过试验结果分析得到了次固结系数随超固结比变化的计算式。次固结变形随时间的变化在双对数坐标下近似为直线关系,基于此建立了次固结变形累积方程。     

压–剪耦合条件下黏土渗透特性的试验研究

利用一种新研制的土体扭转剪切渗透试验装置,研究黏土在压–剪耦合条件下渗透特性的变化规律。结果表明,当前固结压力与前期固结压力的相对大小决定着黏土剪切变形前后渗透系数和渗透稳定性的变化趋势。当固结压力大于试样的前期固结压力时,剪切面在剪切过程中发生压紧现象,没有产生明显的渗透弱面,试样总体渗透系数随着剪应变的发展略有减小。当固结压力小于试样的前期固结压力时,试样处于超固结状态,剪切面在剪切过程中逐渐发生剪胀破裂从而出现渗透弱面;在稳定渗流条件下渗透弱面具有自愈特性,但是自愈后的渗透系数显著增大。高固结压力下的正常固结试样剪切后的渗透稳定性没有显著变化。低固结压力下的超固结试样的渗透稳定性显著降低,其渗透破坏的形式为水头骤升条件下的水压楔劈效应将渗透弱面劈裂,进而产生裂缝冲刷破坏。     

黏土铺盖裂缝淤填固结的理论与试验研究

针对渗透力作用下黏土铺盖裂缝的淤填固结问题,对其固结机理进行阐述。在充分考虑了孔隙比与有效应力、孔隙比与渗透系数的非线性关系条件下,提出了以孔隙比为控制变量的大变形固结微分方程。通过渗透诱发固结试验确定微分方程中的待定系数,该系数综合反映了软黏土初始孔隙比、压缩性、渗透性等随时空变化的影响。采用数值方法求解微分方程,得出了孔隙比在固结过程中随时空的变化规律。采用模型试验模拟了淤填黏土的固结过程并对数值计算结果进行了验证。选择渗漏问题严重的水库进行了现场试验。     

压–剪耦合条件下黏土渗透特性的试验研究EI北大核心CSCD

利用一种新研制的土体扭转剪切渗透试验装置,研究黏土在压–剪耦合条件下渗透特性的变化规律。结果表明,当前固结压力与前期固结压力的相对大小决定着黏土剪切变形前后渗透系数和渗透稳定性的变化趋势。当固结压力大于试样的前期固结压力时,剪切面在剪切过程中发生压紧现象,没有产生明显的渗透弱面,试样总体渗透系数随着剪应变的发展略有减小。当固结压力小于试样的前期固结压力时,试样处于超固结状态,剪切面在剪切过程中逐渐发生剪胀破裂从而出现渗透弱面;在稳定渗流条件下渗透弱面具有自愈特性,但是自愈后的渗透系数显著增大。高固结压力下的正常固结试样剪切后的渗透稳定性没有显著变化。低固结压力下的超固结试样的渗透稳定性显著降低,其渗透破坏的形式为水头骤升条件下的水压楔劈效应将渗透弱面劈裂,进而产生裂缝冲刷破坏。     

相对厚度变化下双层软黏土地基固结特性研究

采用改装的固结仪,针对吹填场区特有的双层软黏土地基,开展了固结特性试验研究,探讨了土层相对厚度变化对地基变形特性的影响规律。试验结果表明:单层软黏土的变形随试样厚度的增加而增大,双层软黏土的变形与试样厚度比呈明显的正相关关系;上层土厚度为2 cm的双层试样与高度为2 cm的单层试样,前者的稳定沉降大于后者,荷载等级较大时,双层试样的沉降曲线分离程度明显大于单层试样;随着厚度比的增大,厚度比变化对双层地基土体变形的影响逐渐减小;压缩指数随单层软黏土厚度的增大而增大,增大幅度不明显;相对于下层试样,上层试样对双层试样的沉降变形影响更大;随着上层压缩性大的土层厚度的增加,双层地基变形增大、固结速率减小。受土体结构性随固结应力变化的影响,不同厚度及厚度比试样,其沉降曲线随固结压力的增大呈“S”型变化。     

循环荷载下平面变形超固结软土蠕变特征试验研究

采用原状试样试验研究平面变形超固结软土在循环荷载下的变形特征。研究表明,静力荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以固结变形为主要特征。循环荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以剪切变形为主要特征,超固结软土侧向变形小于正常固结软土。饱和软黏土试样在循环荷载作用初期孔隙水压力不显示波动特征,总体趋势为累计增大到峰值后连续下降,与静荷载作用下的孔压变化特征类似。循环荷载长时间作用后,孔隙压力呈现波动特征,波动峰值随时间逐渐减小,衰减过程与应力状态和应力历史有关。     

考虑黏土–结构接触变形的剪切–渗流耦合试验

针对高黏土心墙坝岸坡部位接触黏土与混凝土基座接触面的剪切渗流问题,研制了一整套可用于开展黏土与结构接触剪切力学特性和渗流特性研究的剪切–渗流耦合试验系统。该系统可实现接触面的大剪切变形,控制剪切变形与渗流方向正交,自动获取接触面力学特性与渗透特性的演化过程。通过开展接触黏土渗透试验及接触黏土–结构接触面力学特性试验,验证了该试验系统的可靠性。对某高心墙土石坝接触黏土料开展剪切–渗流耦合试验,结果表明：在低正应力下,试样整体渗透系数随剪切变形的增大先减小后增大,最后趋于稳定;在高正应力下,整体渗透系数随剪切变形的增大而不断减小并快速趋于稳定;探讨了不同正应力下土体剪胀性对接触黏土–结构接触面渗透性的影响机制。提出了结构粗糙度对接触面的渗透特性的影响有待进一步研究。     

降压回灌作用下黏土的渗透特性试验研究

为控制深基坑降水和承压水降压引起的土体沉降问题,通常采用坑外回灌措施,而软黏土渗透特性在抽水回灌过程中出现的变化会影响回灌效果和土体变形特性。采用GDS三轴试验仪对上海黏土土样进行室内降压回灌模拟试验,研究降压回灌的渗流作用对黏土渗透特性的影响规律。试验通过设置围压和初始孔压来控制土样应力水平,利用反压变化模拟孔隙水的降压和回灌过程,测试土样的渗流变化与变形,从而分析土样孔隙比、渗透系数等参数的变化规律。研究发现,渗透系数在降压阶段因孔隙比减小而降低,并存在非线性关系;土体孔隙比在回灌阶段逐渐增大,但渗透系数因堵塞效应而呈现进一步降低趋势;可用e–lgk拟合曲线建立孔隙比与渗透系数之间的非线性关系。     

渗透诱发固结中高塑性粘土固结参数的确定

软粘土在渗透压力作用下 ,孔隙比e,压缩系数a ,渗透系数k随固结过程中应力—应变状态的变化而变化 ,具有大应变、非线性等特点。本文通过渗透固结模型实验 ,对渗透压力下高塑性粘土一维非线性固结特性进行研究 ,确定了固结过程中压缩性关系 (e-σ′)、渗透性关系 (e-k)表达式 ,从而为该渗透固结机理应用到土坝水平防渗措施中粘土铺盖裂缝的淤填、淤积铺盖防渗性能的提高等方面提供理论依据     

从流动到可塑状态软黏土的一维固结特性试验研究

软土在固结过程中含水率的减小将导致其物理状态从流动态进入可塑态,为研究物理状态变化对软黏土的压缩性和渗透性的作用影响,采用饱和重塑黏土,配制高于液限含水率和接近液限含水率的试样,分别开展不同压力作用下的一维固结试验,依据位移和孔压测试数据,对比分析了固结过程中的位移发展、孔压消散、压缩系数以及渗透系数的变化特性。结果表明:在流动状态下,位移快速发展,而孔压却存在明显的滞消现象;进入可塑状态后,压缩系数和渗透系数的对数随孔隙比的变化关系均发生明显的转折。这意味着,在软土固结问题的理论分析中,应考虑物理状态的变化对土体压缩性和渗透性参数变化规律的影响。     

温控渗透固结试验装置及试验研究

近年来,通过热塑料排水板加速软土固结的软基处理方法已经得到了工程应用。土体渗透系数和压缩系数具有温度敏感性,也是决定热排水固结设计计算准确性的关键参数,但相关试验仪器并不多见。本文介绍一种用于测定饱和软土在不同温度下的渗透系数和压缩系数的试验装置。该试验装置可控制土样温度在室温至80℃范围内变化,同时可施加12．5～1600kPa的固结压力。采用该装置对五组饱和软土在不同温度下进行渗透和压缩固结试验。同一组土样进行两种试验,以减小试验误差。试验结果表明随温度的升高渗透系数会明显增大,但压缩系数基本不受温度的影响。     

真空降水联合低能量强夯在某黏土堆场中的试验与应用

通过对表层为黏性土和粉质黏土、下卧土层为粉质土场地的强夯试验,研究真空降水联合低能量强夯是否适用于上覆饱和或近饱和黏性土地基外的地基情况。并就真空降水联合低能量强夯法在上覆黏性土堆场中夯击能量、夯击击数、最佳夯击遍数以及两遍夯击的间隔时间等施工参数进行分析研究。结合加固前后的土体变形、超孔压变化,得出采用低能量、小间距进行两降两夯施工可以取得较好的加固效果。     

海积软土渗透性变化及固结分析

如何提高软土地基固结沉降计算的准确性是当前急需解决的难题之一。海积软土性状特殊,具有固结变形量大,固结过程中压缩性、渗透性发生较大变化的特性。针对海积软土,研究其固结过程中渗透固结性质的变化规律是提高其地基固结沉降计算准确性的关键。本文以深圳前海湾海积软土为例,通过试验和分析,对目前常用的软土渗透性计算公式是否适用于海积软土进行了检验,提出了适合海积软土渗透系数计算的经验公式,在此基础上进行了考虑固结系数变化时的一维固结计算,用试验数据对计算得到的固结曲线的合理性进行了验证,并将计算结果与工程中基于Terzaghi固结理论的分析结果进行了比较。试验结果和计算结果表明,所提出的渗透系数计算公式对海积软土合理,方法实用;海积软土固结过程中固结系数变化较大,应发展考虑固结系数变化时的固结分析方法;工程中进行海积软土固结分析时应根据实用固结压力情况及不同的试验方法合理地取用固结系数。     

周期性渗透压作用下红砂岩渗透特性试验研究

水库运行期水位的周期性变化使软岩岸坡防洪限制水位以下的岩体长期处在周期性变化渗透压作用的环境中,这种周期性变化的渗透作用对软岩的渗透特性将产生很大的影响。以三峡库区红砂岩为研究对象,利用自主研发的"具有模拟库水位周期性变化环境下水压变化条件的渗透仪"对红砂岩进行周期性渗透试验,探讨防洪限制水位以下的红砂岩在周期性渗透压作用下的渗透特性变化规律。试验结果表明,随着周期性渗透压的变化,红砂岩的渗水量在第一个渗透周期增长最快,而后逐渐减小;随着周期性渗透压的变化,红砂岩的渗透速度和渗透系数也呈周期性变化;不同岩样的累计渗水量、渗透速度和渗透系数的变化存在一定的差异,但经过4个渗透周期之后,红砂岩的累积渗水量、渗透速度和渗透系数随压力的变化范围稳定,且变化趋势一致。研究结果说明,三峡水库岸坡防洪限制水位以下的红砂岩在水库运行期经历4次周期性水位变化之后,渗透特性逐渐趋于稳定。     

冲击荷载作用下饱和软粘土的一些性状

在己有对饱和软粘土再固结性状研究的基础上，重点讨论饱和软粘土在偏压应力状态下的再固结性状、土性及塑性指数对再固结变形的影响、冲击荷载作用下超固结土的孔压和变形性状、残余孔压与剪应变之间的相互关系及其变化机理、扰动固结问题以及偏压应力状态下地基土沉降和强度计算等问题。     

饱和软粘土的再固结性状研究

围绕“动静结合排水固结法”课题,通过室内试验研究饱和软粘土在冲击荷载作用下的再固结性状,重点分析排水条件对土体固结和再固结的影响,指出孔隙压力升高与再固结体应变之间的唯一性关系。提出再固结体积压缩系数和再固结压缩指数的概念并给出其确定方法。对冲击荷载作用后软土地基沉降计算方法进行讨论,包括多遍冲击和部分排水条件的情形,并给出试验验证。     

软土压缩模量计算方法及其应用

采用双曲线函数对固结试验中e-p数据进行拟合,得到关于孔隙比和压缩应力的双曲线模型。在渗透系数与孔隙比关系的基础上,利用e-p双曲线模型推导软土在压缩过程中软土固结系数与有效固结应力的关系式。通过室内渗压试验的数据验证了本文计算模型的正确性。本文计算模型较好的反映了固结系数和有效固结应力之间的关系,可以为工程设计提供有益的参考。