软土的振动排水固结特性试验研究

以江苏镇江某现场软土为研究对象,室内利用自主设计的动态固结渗透仪模拟饱和软土在振动荷载作用下的响应。在不同排水条件、围压、静荷载、振动荷载和频率下进行排水固结试验,并同单一的静压排水固结试验进行对比,重点分析试验过程中的动应变和固结排水效应,探讨软土的动力固结排水机理。试验结果表明,振动作用可以明显地提高排水速度,增加排水量;固结压力、振动荷载和频率对软土的振动排水效应产生显著的影响。试验结果和振动排水的机理分析,对当前软土地基处理及其施工工艺设计具有重要的实用价值和指导意义。     

不同冲击荷载作用下软黏土真三轴试验研究

采用SPAX-2000改进型静动真三轴测试系统,对典型的饱和软黏土试样(含水量50%~68%)进行了不同固结围压(100kPa、150kPa、200kPa)和不同冲击荷载频率(1Hz、5Hz、10Hz)下的三轴冲击试验和不排水剪切试验,研究了不同条件下软黏土的力学响应和强度特性。试验结果表明:冲击固结阶段,在相同围压、不同冲击荷载频率下,试样的偏应力峰值和轴向应变均随着荷载频率的增大而减小;在相同冲击荷载频率、不同围压下,偏应力峰值随着围压的增大而增大,轴向应变随着固结围压的增大而减小;根据测试数据,建立了适用于软黏土的变形模量增加率与冲击次数的经验关系,并给出了适用条件。     

淤泥质粘土在冲击荷载下固结机理研究及应用

越来越多的理论研究和工程实践表明，动力排水固结法加固淤泥质饱和软粘土地基是行之有效的。其实质是在淤泥质饱和软粘土层上铺设渗透性能好的素填土或碎石土，在冲击能作用下形成“硬壳层”，该硬壳层充当冲击能量向深部饱和软粘土传播应力的载体，土体中被冲击荷载激发出来的孔隙水沿着布置在软土地基中的空间排水网络排出，土体得以固结，强度提高。围绕动力排水固结法加固淤泥质饱和软土地基的加固机理和施工工艺这一课题，利用土动力学方面的分析手段进行了如下系统的研究：(1)评价了广西钦州港淤泥质饱和软粘土的工程特性，并对强夯处理前后土的物理力学指标之间的相关关系的变化作了比较。提出了室内动力固结试验装置的设计思路，并验证了改造后的动力固结装置模拟现场动力排水固结施工的可行性。在室内试验的基础上，对冲击荷载作用下的饱和软粘土的冲击应力、孔压和变形规律进行了系统的研究，提出了饱和冲击能量、合理冲击击数、冲击遍数、冲击能量大小和施加顺序等施工工艺要素的确定方法。(2)就排水措施的使用、不同固结状态以及固结围压大小几个方面对原状土样和重塑土样在冲击荷载下的动态响应特性的影响进行室内试验，发现原状土样与重塑土样在动态响应上的异同，指出由于软土具有一定的结构性，不能完全依赖重塑土试验来研究软土的动力特性，但重塑土表现出的一般的规律性对原状土的研究具有重要的参考价值。(3)通过室内试验的研究发现：淤泥质饱和软粘土在冲击荷载作用下孔隙水压力符合双曲线型发展模式，而轴向变形的发展模式用对数-双曲线型式加以拟合则更趋合理。并且给出用与切线模量相关的标准确定加工硬化型应力-应变关系曲线的破坏点的方法，提供了利用任意固结度下的应力路径求解不排水抗剪强度的计算公式。(4)引入双屈服面弹塑性本构模型和动态形函数的概念，用显示积分法求解Biot动力固结有限元方程，编制了相应的计算程序DCFEM，对单击荷载下饱和软粘土的动态响应特征进行数值模拟。计算结果表明，应力波在土体中是按竖立的椭球面传播的，数值计算结果、室内试验结果与现场测试三者之间较为吻合。(5)对本文研究成果进行总结，按照本文室内试验结果，结合已有的成果，给出了动力排水固结法加固淤泥质饱和软粘土地基的加固机理和施工工艺。     

冲击荷载下软土的动力响应及结合水变化试验研究

通过SPAX-2000动静真三轴测试系统,研究了饱和软黏土在冲击荷载作用下的应力、应变、孔隙水压力等指标的变化特征。同时,通过差热分析法和理论计算,对比了试验前后软土中结合水含量大小。研究表明,土中结合水含量及其变化对土的物理性质和力学行为有重要影响。试验前后饱和软黏土中结合水含量变化较大,水性转化现象明显,土体固结作用显著,并且冲击荷载作用下土中水性转化、弱结合水排出与动力排水固结程度有因果联系。在一定试验条件组合下,存在饱和冲击能,此时能激发土中结合水转化为自由水量最多;伴随孔隙压力的消散和土体的固结,土的抗剪强度提高、压缩性减小,土体成为超固结土。该研究能揭示软基加固的微观机理,可为静动力排水固结法设计提供理论依据。     

电磁激发式动力特性测试新技术及土体残余力测试应用

为弥补现有岩土工程测试技术的不足,针对岩土工程的室内冲击试验与原位动力平板荷载测试,研发一种多级电磁激发式高能冲击智能控制试验装置及试验方法,并应用于软基静动力排水固结法处理中复杂应力条件下土体残余力研究及测试应用,结果表明:(1)该多级电磁式高能冲击装置及控制系统可进行高能冲击试验(冲击力达被撞击物体质量的2 000倍以上);(2)一定的冲击荷载与土体赋存条件下,确实存在残余力现象;(3)土体残余应力主要与土结构变化及作用相关,同时与固结过程也有一定关系。     

用真空加固软土地基的机制与计算方法

本文结合用真空加固软土地基的实际工程问题,通过固结模型分析了真空对软基的作用机制,明确了土体在负压作用下发生的排水-变形过程与在正压荷载作用下的固结过程是相似的,都是通过孔隙水应力的变化将外荷载传递给土骨架的过程;二者的区别在于孔隙水应力的初始条件与边界条件不同,因此也可以用固结理论进行设计计算。在三轴仪中进行的上样在负压作用下的固结试验验证了这一结论。在计算方法上,本文给出负压作用下一维固结方程的理论解以及二维问题的有限单元分析方法,并与试验或工程实测数据进行了比较。     

交通荷载作用后粉质黏土不排水强度特性试验研究

利用动三轴仪,对京津高速铁路沿线典型的饱和粉质黏土经历交通荷载长期作用前后的强度进行对比试验,研究排水条件、施工扰动及超固结等因素对土体振后不排水强度的影响.研究结果表明:长期交通荷载作用下产生的累积轴向应变和孔压均可作为试样结构破坏程度的表征,且存在临界值.当应变或孔压超过其临界值时,振后强度会发生衰减.若施工扰动破坏了土体天然结构性,两者的临界值均将大大降低,地基振后强度均发生衰减,且衰减程度也比天然地基大.地基中存在良好的排水途径将有效提高正常固结地基振后承载能力;交通荷载的往复作用及排水条件对预压处理后的超固结地基强度影响较小.     

强夯荷载作用下饱和土层孔隙水压力简化计算方法

分析了饱和土层在强夯冲击荷载作用下的内部动应力和孔隙水压力的分布特点。建立了相应的渗透固结方程，并给出其一般解析解．将强夯脉冲荷载看作是一个加荷-卸荷过程。将其离散为若干等辐均布荷载。进而给出一个简化的求解方法。讨论了固结系数，卸荷固结比等土性参数对强夯冲击荷载作用下孔隙水压力增长、消散的影响，分析了透水性质不同的土类孔隙水压力变化的一些特征。为强夯荷载作用瞬间饱和土层的固结变形计算提供了前提条件．     

荷载与水位波动耦合作用下粉土的固结性状研究

利用自制的试验装置,对上海地区粉土试样进行了荷载与水位波动耦合作用的固结模型试验。实测了粉土试样的变形、土压、孔压变化情况。并在固结变形稳定后,取样进行了固结—渗透联合测定试验,分析了荷载与水位波动耦合作用下粉土试样的固结变形和渗透特性。试验结果表明:粉土试样的固结变形集中在荷载与排水耦合作用阶段,并随排水量的增加而线性增大;在荷载与水位波动耦合作用下,粉土试样的固结程度提高,孔隙比减小,渗透特性有所降低。研究成果对沿海城市的地面沉降预测具有重要参考价值。     

渗透固结试验装置的研制

利用传统的固结仪进行的土工试验可以很好地满足工程需要，但是对软粘土进行深入研究却有明显的不足。通过对固结仪的改装，使其具有以下功能和优点：仪器的密封性能好，可以收集土样固结过程中排出的孔隙水，漏水量小：通过三通阀可以控制排水条件，既可以进行单面排水试验，并在底部量测孔隙水压力的消散规律，也可以进行双面排水试验；可以同时进行固结试验、渗透试验，研究在外加荷载作用下土样的渗透特性。     

冲击荷载作用下饱和软粘土强度预测模型

1 INTRODUCTION Dynamic consolidation by dynamic compaction has been widely used in the ground treatment [1,2]. Previous studies showed that this method is suitable for crushed stone,sandy soil,miscellaneous fill and collapsible loess,etc.,however,not for saturated soft clay [3,4]. In recent years,the method of improving saturated soft clay by both improving drainage conditions and combining preloading method and dynamic compaction method has been used successfully in China[5,6]. For this…     

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。     

动力排水固结法处理软土地基孔压和变形问题研究

通过动力排水固结法处理饱和软粘土地基现场试验测试数据。寻求动荷载作用下饱和软粘土的孔压和变形的发展规律。发现同一深度土体超静孔隙水压力的消散与变形具有一致性关系。对动力排水固结法加固淤泥类软土地基的作用机理研究和工程实践具有指导意义。     

动力排水固结软基处理模型试验研究

介绍了动力排水固结室内模型试验,并从室内模型试验出发,对动力排水固结加固效果进行研究,建立了一个相似比1:2的室内动力排水固结加固淤泥质软土的试验模型,严格控制试验条件和工艺参数,研究了动力排水固结淤泥质软土的效果.通过室内模型试验研究,总结了动力排水固结加固软土地基效果的影响因素,被加固土体的变形规律,超孔隙水压力的消散规律和加固过程中软土地基振动液化安全稳性系数变化规律,提出了动力排水固结软土地基有效加固深度确定方法和动力排水固结加固效果评价方法.     

长期往复荷载作用下近海饱和软黏土强度和刚度的弱化特性

长期往复荷载作用下,饱和软黏土强度和刚度的衰减是近海桩基础设计必须考虑的,利用带弯曲元的循环三轴仪对原状饱和软黏土进行了一系列等向固结和非等向固结条件下不排水单调和循环加载三轴试验,并在循环加载过程中通过弯曲元测试土体剪切波速。试验结果表明,在相同的固结条件下,随循环次数的增加和动应力比的提高土体的强度和刚度衰减显著;在相同动应力比作用下较小的有效固结应力和偏压固结减缓了土体刚度的弱化。已有的相对偏应力水平参数不能反映不同固结条件下近海饱和软黏土强度和刚度循环弱化特性,为此引入了动偏应力水平参数,考虑了有效固结应力、固结静偏应力、动偏应力的相互影响,利用动偏应力水平对饱和软黏土的强度和刚度循环弱化特性进行描述。     

变荷载下软粘土非线性一维固结半解析解

由于变荷载下软粘土非线性一维固结问题求解的复杂性,除了某些特殊情况,其解析解一般很难求得。本文建立了求解变荷载下软粘土非线性一维固结问题的半解析方法,编制了计算程序,并通过对单级等速加荷情况的计算,得到了有关固结曲线,由此对软粘土地基在变荷载下的非线性一维固结性状进行了分析。     

动力排水固结法加固饱和软粘土地基试验研究

针对强夯法加固饱和软粘土地基时超静孔压消散难和易出现"橡皮土"现象,提出强夯和排水固结二者结合的动力排水固结法,利用立体排水系统来加速夯后超静孔压的消散和软土固结,并结合某港口仓库软基加固工程进行了现场试验研究,对动力排水固结法的加固效应、加固效果及工艺特点等进行了分析和讨论。     

排水条件对不同固结度软黏土动力特性影响试验研究

地铁隧道下卧土层由于施工扰动通常存在不同固结度,列车荷载下土体应变规律也有所差异,进而产生不均匀沉降。通过室内动三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试,研究了排水条件、固结度、振动次数对软黏土动孔压和应变的影响,在试验和现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结度、振动次数、排水条件的应变软化模型。结果表明:固结度愈高的土体,孔压发展愈缓慢,并且随振动次数增加,在较低的孔压水平就可达到稳定,排水条件下的孔压发展规律可由不排水试验获取。土体应变随循环次数的增加而增加,随固结度的增加而降低;提出的应变模型考虑了荷载循环过程中土体的排水,可以较好地模拟不同固结度下饱和软黏土的应变发展规律。     

石灰稳定风干软粘土的试验研究

根据规范规定,软粘土不得用作压实填土的填料。但因场地周围无合适土源,必须充分利用鱼塘内挖出的软粘土。挖出的软粘土经堆积风干,随着土中水的不断排出,软粘土的性质得到了明显改善。在论述石灰稳定土加固机理的基础上,结合现场风干堆积软粘土和石灰稳定软粘土的碾压试验结果,阐述了软粘土和石灰稳定软粘土的性状,同时,提出了石灰稳定软粘土的施工要点及施工质量控制。