混合型缓冲回填材料压实性能研究

 根据国外高放废物地质处置领域缓冲回填材料研发趋势,提出我国混合型缓冲回填材料开发新构想,即在纯膨润土中添加一定量的石英砂,期望在不显著降低渗透性能的前提下明显改善其热传导性能和力学强度。选取内蒙古高庙子膨润土(GMZ001膨润土)为主料,添加0%～50%含量的石英砂,采用标准击实试验和重型击实试验,研究混合土的动力压实特性;采用专门设计的压实模具,研究混合土在20和50 MPa压力下的静力压实特性。研究结果表明,不同掺砂率的膨润土–砂混合物,最大干密度与最优含水率存在统一的幂函数关系,而与压实方法及压实能大小无关。对于不同的压实方法及压实能大小,最优含水率与掺砂率之间存在线性关系。利用这些关系,就可以针对特定的压实目标选择适宜的压实方法。研究表明,高庙子膨润土掺加10%～30%的石英砂有助于改善压实质量,预计防渗性能也不会降低。     

压制压力对膨润土压实性能的影响

膨润土作为高放射性核废料处置库回填/缓冲层的首选材料,需实现隔离防渗的目标。获得高压实膨润土是实现这一目标的必备条件。而压制压力是影响膨润土密实度的因素之一。以纯膨润土粉末为研究对象,采用静力压实方法,开展了不同含水率(0%～30%)膨润土试样在不同压制压力(0 k N～45 k N)作用下的压实试验,提出干密度增长率与增长率增量参数评价压力对膨润土的压实效果。结果表明,在同一含水率状态下,膨润土的干密度随着压力的增大而增大。但在低含水率状态下,受粒间摩擦力的影响,膨润土干密度增长缓慢;在高含水率状态下,受粒间摩擦力与孔隙水压力的双重作用,导致压制压力持续增大到某一压力值后,膨润土的干密度增长率增量逐渐趋于稳定。压制膨润土试样时,可根据目标干密度值选择初始含水率以及压制压力,以便有效减少机械与时间成本。     

轻型和重型击实试验对比分析

对低液限粉土进行了室内标准轻型和重型击实试验,探讨不同击实方法下同种土压实试样的差异,试验表明,击实能越大,同种土击实后得到的最大干密度增大,最优含水量减小,现场压实时采用的击实能应与室内击实试验对应的击实能相一致,计算得到的压实度才具有真实性。     

制样方法对粉土力学特性及孔隙特征的影响

以郑州粉土为研究对象,分别采用静力压实法和动力击实法制取试样,并进行三轴剪切试验与压汞试验测定其力学特性和孔隙分布曲线,研究制样条件对粉土力学特性及孔隙结构分布的影响。结果表明:制样方法及制样含水率对土样应力–应变曲线形态的影响和围压有关。动力击实样应力–应变关系由低围压和低含水率下的应变软化型向较大围压和较大含水率下的应变硬化型过渡,而静力压实样则始终呈应变硬化特性。2种制样方法所得试样的剪切强度和黏聚力均在最优含水率时最大,但对于相同的制样含水率,击实样剪切强度和黏聚力均高于压实样,而制样方法对粉土残余黏聚力的影响可忽略。另外,制样条件对土样的内摩擦角和残余内摩擦角影响均很小。压汞试验表明,与击实样相比,压实样的孔径分布曲线整体呈向右平移趋势,峰值孔径及分布密度增大,且团粒内较大孔隙含量较多。这一定程度上可以解释静力压实样和动力击实样力学性状的演化规律。     

高放废物地质处置库中缓冲回填材料的收缩特征

缓冲回填材料的收缩特征对高放废物处置库的安全性和稳定性有重要影响。以COx泥岩缓冲回填材料为研究对象,采用不同的试验方法分别研究了饱和的压实试样和糊状试样在干燥过程中的体积收缩变形特征。试验结果表明：压实试样的体积收缩变形特征受初始干密度的影响比较明显,缩限、收缩系数和收缩应变均随初始干密度的增加而减小;压实试样的体积收缩存在明显的各向异性,在低压实度条件下,径向收缩大于轴向收缩,收缩几何因子大于3,在高密度条件下,轴向收缩大于径向收缩,收缩几何因子小于3;糊状试样的体积收缩过程可分为正常收缩、残余收缩和零收缩3个阶段,且绝大部分体积收缩变形发生在试样变为非饱和之前;相对于其他收缩模型,G&C模型对COx糊状试样收缩曲线的拟合精度最高。     

击实能对击实试验结果影响的探讨

采用单位体积击实功相同,但单击功不同的三种击实标准,对土样进行试验,分别测出击实土样的每层层厚、含水率、密度以及干密度,从而得到不同单击功下土样的击实曲线以及密度的变化规律,进而反映出击实能对土体密实度的影响规律,可对现场压实中击实能的选择提供相应的参考建议。     

最大理论密度法在土方压实度检测中应用的探讨

最大理论密度法检测土方压实度特别适用于现场材料不均匀、组成变化大、与室内标准击实试验材料存在较大变异以及无法准确获取室内标准击实试验最大干密度的情况,对于交竣工验收检测压实度或无施工资料的压实度检测都有较高的准确性,为压实度检测提供了一种新途径。     

不同粒径粉质黏土击实试验研究

结合苏州市中环快速路土方回填项目对粉质黏土进行击实试验研究,对不同粒径的粉质黏土进行了击实试验,得到不同粒径击实指标。试验结果表明,同一含水率12.5%下,随着粒径的增大,干密度先增大后减小,在2.5mm≤d10mm干密度基本不变,在1.25mm≤d2.5mm最大干密度达到最大值1.90g/cm3。在压实度检测要求达90%以上时,含水率变化区间随着粒径的增大先减小后增大,在粒径1.25mm≤d2.5mm时符合压实度要求的含水率变化区间最小,5mm≤d10mm时符合压实度要求的含水率变化区间最大,将这一击实变化规律在施工现场进行验证并应用于施工现场雨期施工,保证施工质量的同时缩短了施工工期。     

砂砾回填柔性管道沟槽压实质量控制研究

在砂砾土粒度与性质分析的基础上,对其用于柔性管道沟槽回填适用的标准试验与现场压实质量检测方法进行了研究。结果表明:含有少量细粒组分(10%~15%)的砂砾土,其最大干密度需结合标准击实试验与粗粒土最大干密度试验确定;压实度并不能完全反映砂砾土回填密实度,而用相对密实度Dr作为压实质量控制指标更为合理;动态变形模量Evd与压实度、相对密实度回归拟合方程相关系数分别为0.995、0.990,回归效果显著,表明Evd可用于快速评定砂砾土回填压实质量。     

不同胶凝材料掺合下的回填粉土的试验研究

针对河南省南阳市某回填工程项目中的粉土,通过击实试验,室内三轴试验对不同胶凝材料掺合下改良粉土的击实特性与强度特性进行研究。击实试验结果表明:胶凝材料的掺加能增大粉土的最优含水率。水泥改良粉土的最大干密度随着水泥的掺加不断增加,石灰改良粉土与二灰(石灰+粉煤灰)改良粉土的最大干密度随着胶凝材料含量增加不断减少。三轴试验结果表明:水泥对提高粉土的粘聚力的效果最好,二灰效果次之,石灰最差。掺加适量的胶凝材料对提高粉土的内摩擦角有较大作用。试验结果为改良回填粉土的选择提供参考。     

利比亚Sidi Alsaeh地区风积砂土地基处理

利比亚Sidi Alsaeh地区大面积风积砂丘地基的场地条件、地基状况、强夯加固、效果检验等方面的研究和工程实践表明,在大面积风积砂丘地基采用强夯加固处理是可行的;由于场地平整后的地基承载力差异较大,为满足承载力、沉降控制及地基均匀性要求,采用统一的高夯击能和夯击次数效果不显著,对不同工况地基宜选用不同的强夯处理参数;SidiAlsaeh地区风积砂场地地基承载力与标准贯入击数之间符合趋势性统计关系,缺乏严格对应关系,效果检验应选用标准贯入试验与静载试验对照进行。     

高能级强夯法在地基加固处理中的应用与探讨

通过高能级强夯在地基加固工程中的应用实例,研究了强夯参数的确定。对高能级强夯的锤底接地静压力、夯点间距以及有效加固深度分别进行了探讨,并给出了夯点间距公式,可供今后的工程实践参考使用。     

Improvement parameters in dynamic compaction adjacent to the slopes

Dynamic compaction is a cost-effective method commonly used for improvement of sandy soils.A number of researchers have investigated experimentally and numerically the improvement parameters of soils using dynamic compaction,such as crater depth,improvement depth,and radial improvement,however,these parameters are not studied for improvement adjacent to the slopes or trenches.In this research,four different slopes with different inclinations are modeled numerically using the fi nite element code ABAQUS,and impact loads of dynamic compaction are applied.The static factors of safety are kept similar for all trenches and determined numerically by application of gravity loads to the slope using strength reduction method(SRM).The analysis focuses on crater depth and improvement region which are compared to the state of fl at ground.It can be observed that compacted area adjacent to the slopes is narrower and slightly away from the slope compared to the fl at state.Moreover,crater depth increases with increase in slope inclination.     

高能级强夯在填海造陆地基处理中的应用

对拟建大型油罐的抛石填海造陆地基进行8000kN·m～12000kN·m高能级强夯地基处理,详细描述了地质条件、设计施工等参数,通过对油罐区内外动力触探试验、瑞利波试验、平板载荷试验检测等来检验强夯加固抛石填海造陆地基处理效果,可供类似工程借鉴。     

高速公路液化土与软土交互地基强夯法处理研究

针对某高速公路中液化土与软土交互层特殊地基进行强夯法试验研究 ,提出了拟静力法确定强夯加固深度的公式 ,与Menard公式对比分析表明本文提出的强夯有效加固深度的公式具有鲜明的土力学基础 ,理论计算结果与实际检测的结果相吻合。同时建议用低夯能加固液化土与软土交互地基的设想     

高填方土石混合料强夯振动响应及加固机理研究

基于土石混填料强夯加固的大型现场振动速度测试的试验成果,深入地分析了质点振速和波形在强夯过程中的传播及演化,以此研究了1000 kN·m夯击能作用下土石料填筑体的内部质点的振动响应及强夯加固机理。结果表明：土石料在强夯作用下土体内部仅有冲击波和振动波两种振动形态;提出了强夯起始加固临界振速的概念和确定方法,并给出相应的振速值;通过分析填筑体空间振速演化规律,阐述了粗粒土石混合料的强夯加固机理,将强夯过程分为加固发展阶段和加固退化阶段。为工程条件下强夯施工层厚给出指导性建议。     

基于范德堡法的非饱和土电阻率测试方法

电阻率法是实现无干扰土体压实度及水分迁移测试的一种有效方法。范德堡法(vdP法)广泛应用于半导体等材料的电阻率测量领域,有较高的精度,将该方法引入非饱和土电阻率测试,研发了一种只接触土体表面而不破坏土体结构的土体电阻率测试装置及方法,装置由钛电极片、交流恒流源、电压采集及数据处理系统4部分组成。采用此装置对某粉黏土的电阻率进行了测试研究,验证了电极尺寸、试样高度以及温度对于测试精度的影响;测试了不同含水率、压实度下土体电阻率的变化规律,试验表明所提供的测试方法具有精度高、测试稳定、对土样无干扰等优点。     

基于能量法的强夯频域分析

强夯分析一般基于时域,利用能量方法,在频域中对强夯作用下地基动力响应进行研究与计算。由于地基模态密集,提出以能量响应信息的收敛作为模态截断的判断指标,建立能量范数和能量判据,计算强夯动力响应的模态截断阶数。根据能量方程研究强夯过程中地基应变能和动能的响应规律,研究结果表明大量的夯击能都转变为波动能量,可以认为除了表层土直接受夯锤的冲击力作用外,深层土主要是受波动影响。     

辽东沿海地区软基处理方法研究

针对辽东沿海地区大面积滩涂类软土地基的处理方法进行了探讨,从原理设计,施工工艺,工期,造价等方面入手,对比分析了堆载预压,水泥搅拌桩,强夯置换墩,降水结合强夯四种方案,确定最佳方案为降水结合强夯方案。