软土粗颗粒含量对杂填土与软土地基互嵌沉降影响的试验分析

为实现对杂填土与软土地基互嵌过程的实时沉降分析,探究软土粗颗粒含量变化对互嵌沉降和软土固结沉降的作用,借助自主研制的杂填土与软土互嵌试验仪,通过室内试验定量区分互嵌沉降和软土固结沉降,设计正交试验组对照分析2种粒径杂填土颗粒(5、10 mm)与5种粗颗粒含量软土(0、3%、6%、9%、12%)在一定荷载下的沉降发展规律,总结总沉降、互嵌沉降、软土固结沉降的最终沉降量和瞬时沉降量的差异。试验结果表明：软土中存在粗颗粒时,总沉降和互嵌沉降在各阶段均较无粗颗粒情况下增长量更大且发展更快,在粗颗粒含量6%时总沉降和互嵌沉降有极大值,粗颗粒含量对软土固结沉降的影响并不明显。     

加载方式对杂填土与软土互嵌沉降的影响

杂填土地基下覆的淤泥质软土在受到上覆荷载作用时，会被轻易地挤入杂填土颗粒之间的孔隙中而引起互嵌沉降，在传统地基沉降的计算方法中该部分沉降未被考虑。采用自主研发的土体互嵌实验仪，对南京秦淮河地区的软土与杂填土进行一次加载、常规分级加载和复合多级加载试验，揭示互嵌沉降在不同加载方式下的发展规律。结果表明：不同加载方式下总沉降与互嵌沉降均呈现出阶梯式增长的趋势，在加载瞬间沉降骤增，然后逐渐减缓并趋于稳定，总沉降、互嵌沉降的差异主要来源于荷载施加瞬间的沉降变化。多级加载情况下，互嵌沉降与加载级数负相关，与荷载占比正相关，且通过曲线拟合发现互嵌沉降与加载级数呈现对数相关性，与荷载占比呈现出指数相关性。互嵌沉降比重与加载级数负相关，与荷载占比正相关，且当粒径较大时，互嵌沉降比重对加载方式敏感度降低。     

循环荷载下桩网复合地基受力变形模型试验研究

采用缩尺比例为1∶10的桩网复合地基模型,对循环荷载下软土地区桩网复合地基的受力变形特性进行试验研究。通过试验分析了循环荷载幅值、频率以及土工格栅层数对循环荷载下软土地区中桩网复合地基受力变形特性的影响,并结合曲线拟合方法探讨循环荷载下桩网复合地基中桩基的桩端阻力、桩侧总摩阻力与沉降变化之间的关系。研究结果表明：桩网复合地基沉降在循环荷载作用初期时发展速率较快,增加荷载幅值和频率会增大沉降,而上层格栅的加入能减小沉降。循环荷载下桩身轴力随桩深的增加先增大后减小,桩网复合地基桩身轴力随循环荷载幅值、频率和土工格栅层数的增大而增加。桩端阻力会随着地基沉降的发展而增大,桩侧总摩阻力则随着地基沉降的发展逐渐减小,不同荷载幅值、频率及土工格栅层数下桩网复合地基中的桩端阻力与桩侧总摩阻力随沉降的变化规律可分别用幂函数和多项式函数描述。研究结果可为软土地区高速公路设计与施工提供一定依据。     

道路拓宽改造对邻近建筑地基变形影响分析与控制

针对道路拓宽改造引起邻近软土地基沉降时间长、不均匀沉降大且难以预测等问题,以某道路拓宽改造项目为工程背景,通过有限元分析、现场实测和理论计算研究邻近软土地基的沉降变形规律,提出一种附加荷载作用下软土地基变形的有限元分析预测方法.结果表明:出水池地基在不同监测点处沉降量变化较大,沉降不均匀;在同一监测点处,土层越浅,沉降速率越大,分层沉降量的最大值发生在压缩模量小的软土层中;考虑软土蠕变-固结耦合效应的数值分析结果与实测数据吻合较好,可用于预测软土地基工后沉降;采用一维固结理论沉降的计算结果与实测值相比偏大,因此,软土地基的沉降计算中考虑软土的蠕变效应是有必要的.     

道路拓宽改造对邻近建筑地基变形影响分析与控制

针对道路拓宽改造引起邻近软土地基沉降时间长、不均匀沉降大且难以预测等问题,以某道路拓宽改造项目为工程背景,通过有限元分析、现场实测和理论计算研究邻近软土地基的沉降变形规律,提出一种附加荷载作用下软土地基变形的有限元分析预测方法.结果表明:出水池地基在不同监测点处沉降量变化较大,沉降不均匀;在同一监测点处,土层越浅,沉降速率越大,分层沉降量的最大值发生在压缩模量小的软土层中;考虑软土蠕变-固结耦合效应的数值分析结果与实测数据吻合较好,可用于预测软土地基工后沉降;采用一维固结理论沉降的计算结果与实测值相比偏大,因此,软土地基的沉降计算中考虑软土的蠕变效应是有必要的.     

半透水边界砂井地基的真空预压固结解

针对砂井地基顶部存在垫层和底部存在下卧层的现状,采用半透水边界来反映它们对砂井地基固结的影响。假定地基变形符合等应变条件,考虑水平向渗透系数沿半径发生变化,建立了上下边界为半透水边界时真空预压砂井地基的固结理论,通过分离变量法获得固结度和沉降的级数解析解答,分析了底部透水系数、顶部透水系数、井阻、渗透系数沿半径分布特性对砂井地基固结度和沉降的影响规律。研究表明,当底部半透水时,最终负孔压和有效应力呈现出沿地基深度衰减的变化规律。当其它条件相同时,底部透水系数越大的地基固结度越大,但最终沉降和径向固结时间因子相同时的固结沉降却越小。当底部边界不透水时,最终沉降不会随着顶部透水系数改变而改变。但当底部边界半透水或完全透水时,最终沉降随着顶部透水系数增大而增大。顶部透水系数越大的地基固结度越大,径向固结时间因子相同时的固结沉降也越大。均匀井阻的大小不会影响负压最终竖向分布特性,也不会改变最终沉降,但会明显降低砂井地基固结度,延长固结完成时间。渗透系数径向分布模式会对砂井地基的固结度产生影响。工况一计算的固结度最大,工况二计算的固结度最小,工况三计算的固结度介于工况一和工况二之间。半透水边界对真空预压砂井地基固结过程的影响规律与堆载预压砂井地基相比存在明显不同。     

不同含水和密实状态下珊瑚砂地基承载特性试验研究

珊瑚砂工程性质特殊,研究珊瑚砂地基的承载特性对岛礁工程建设具有重要意义。通过不同相对密实度（50%、65%、72%、80%和85%）、不同含水状态（干燥和饱和）及水位升降等工况下的珊瑚砂地基平板载荷模型试验,研究相对密实度和含水状态对珊瑚砂地基承载特性、颗粒破碎、分层沉降和土压力传递规律等的影响。结果表明：随着相对密实度的增大,干燥状态下珊瑚砂地基极限承载力增大,沉降减小;相对密实度80%以上的珊瑚砂颗粒破碎较明显;承压板正下方的土压力随深度增大而减小。饱和珊瑚砂地基的极限承载力约为干燥状态的44%,地基破坏时的沉降约为干燥状态的2倍,两次水位升降对地基承载力和沉降影响较小;距离承压板中心不同位置处,饱和（含水位升降）与干燥状态下珊瑚砂地基分层沉降呈现出不同的规律;3种工况下土压力传递规律相似。     

钛基二元纳米合金形成焓的尺寸效应

基于计算合金形成焓的改进Miedema模型和考虑纳米颗粒表面效应,研究了钛基二元纳米合金形成焓的尺寸和成分效应.计算结果表明钛基二元合金纳米颗粒的形成焓依赖颗粒尺寸,显示了明显的尺寸效应.纳米颗粒的形成焓随粒径的减小而增大,当粒径减小到某一临界尺寸时,纳米合金的形成焓由负值转变为正值,从而降低了纳米颗粒的热稳定性.当颗粒粒径小于10 nm时,纳米颗粒发生成分聚集,这种成分聚集发生的趋势取决于纳米合金的表面形成焓.     

级配和含水量对赣南红土抗剪强度特性影响的试验研究

以赣南红土为研究对象,运用直剪试验和库伦强度理论,试验研究了含水量、粒径和颗粒级配对红土强度特性的影响。研究结果表明:粒径为0～0.5 mm时,随着粒径增大,颗粒形成的团聚体稳定性增强,红土液限和塑限快速减小;粒径为0.5～2 mm时,随着粒径增大,团聚体稳定性略有减弱,红土液限和塑限缓慢减小并趋于稳定;当含水率为18%,红土黏聚力达到最大值;颗粒级配对红土强度参数影响非常大,当法向应力不超过200 kPa时,红土抗剪强度主要受细颗粒含量的影响,而大于300 kPa时则主要受粗颗粒含量影响。     

CFG桩在大型水池地基处理时的应用

通过我国江南某水厂水泥搅拌桩复合地基的沉降计算分析及沉降实测资料,得出当水池平面尺寸较大时,池体沉降及倾斜增多不满足《规范》要求．并探讨了采用CFG桩复合地基解决软土地基承载力及池体沉降变形过大等问题的可行性．     

恩施红层砂岩细粒土工程特性对比的试验研究

以恩施地区广泛分布的红砂岩细粒土为例,通过室内试验,对比分析了5种典型红砂岩细粒土在天然密度、天然含水量、颗粒级配、最优含水量及抗剪强度等物理、力学特性方面的差异,并探讨了物理性质参数与力学性质参数的内在联系. 结合工程实例,通过数值模拟方法获得不同红砂岩细粒土作为填料时路基的沉降特性,探讨了产生沉降差异的原因. 结果表明:上述红砂岩细粒土的物理、力学性质有差别,作为填料时路基的沉降量有显著差异,建议施工过程中选取土料时加以区分.     

Settlement behavior of coal mine waste in different surrounding rock conditions

In order to investigate the influence of complex conditions of in-situ surrounding rocks on the settlement behavior of nubbly coal mine waste subjected to high gravity pressure,four kinds of loading chambers made of different similar materials with different elastic moduli in experiments were used to simulate the deformation features of in-site rocks,including soft,moderate hardness,hard and extra-hard rocks. The results show that all the settlement-axial load （or axial strain-stress） curves obtained under four different surrounding rock conditions present power-exponential function feature. The final settlement of coal mine waste under the same axial load is closely related to the lumpiness gradations and the deformation behavior of chamber materials used to simulate behaviors of different in-situ surrounding rocks. In the same surrounding rock condition,the final settlement under the same maximum axial load decreases with the decrease of the proportion of larger gradation of coal mine waste. While for the same lumpiness gradation case,the settlement increases with the decrease of elastic modulus of simulated surrounding rocks and the lateral pressure induced by axial load increases with the increase of elastic modulus of loading chambers that are used to simulate different surrounding rocks. The test results also reveal that both the compaction curve and lateral pressure curve show a three-stage behavior,and the duration of each stage,which is closely related to gradations and the deformation feature of loading chamber materials,decreases with the increase of the proportion of the small size of coal mine waste and elastic modulus of the simulated rock materials.     

软基沉降量的反演计算

对于软土地区修建的工程，软基的最终沉降量对施工有指导意义。由于土体性质和状态的复杂性，以及勘测、施工中的一些不确定因素的影响，计算结果与实际观测值有差异。反演分析法可在一定程度上减轻这些问题，因此在现场实测的软土地基沉降观测资料的基础上，利用太沙基的土体理论建立了计算最终沉降量的反演计算模型，该模型既适用于一次加栽，也适用于分级加栽。根据广梧高速公路某断面实测的沉降资料反演计算有关参数，并将理论计算模型与实测结果进行比较，二者符合较好．证明该理论模型是合理的。     

顶管注浆压力变化对地层沉降影响机理的离心模型试验

顶管工程同步注浆是减小地层扰动和最终地层沉降的重要手段,为了研究注浆压力与顶管工程最终地层沉降的关系,从而在实际工程中选择合理的注浆压力和注浆量来减小顶管法对周围地层的扰动,为顶管工程同步注浆技术改进提供理论和实验支持。本文先从土体颗粒和膨润土分子的结构特征角度对地层和泥浆的互相作用以及沉降机理进行分析,提出了沉降四个阶段的理论假设,再使用岩土工程离心机和自主研制的顶管工程注浆模拟系统进行缩尺模型实验,模拟现场不同注浆压力下的顶管顶进,通过对各组实验沉降曲线对比分析,研究和验证理论分析部分的结论。最后将实验中的注浆压力等相关参数应用于苏州东汇公园顶管工程并在现场布置沉降测点,发现现场监测数据规律与实验结果吻合,进一步验证了本文的结论。研究表明：注浆后的沉降可分为土体塌陷阶段、渗透失水阶段、泥皮形成阶段和补浆抬升阶段四个阶段。土体塌陷阶段时间短沉降速度快;渗透失水阶段持续时间长总沉降量大,为地层沉降的主要部分;在泥皮形成阶段,膨润土分子在泥浆-地层接触面堆积形成泥皮,浆液不再大量向地层渗透使得地层沉降大幅减缓;最后在补浆抬升阶段,泥浆的注浆压力作用在泥皮上对上覆土产生推力,产生沉降补偿作用。注浆压力和注浆量的大小对最终地层沉降的影响很大,过小的注浆压力和注浆量会增大土体塌陷和渗透失水造成的地层沉降,而过大的注浆压力产生的过度沉降补偿作用甚至会使地表隆起,选择合理的注浆压力和注浆量对于控制地层沉降至关重要且效果显著,可应用于现场各类顶管工程。     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

非饱和橡胶粉土土水特征曲线及颗粒接触状态

将废旧轮胎与土混合作为建筑材料应用于土木工程领域是处理废旧轮胎最有前景的措施之一。为了研究废旧轮胎橡胶颗粒改良粉土的效果,以橡胶颗粒与粉土的混合土为研究对象,采用滤纸法测定橡胶粉土的土水特征曲线,分析含水率、橡胶含量对土水特征曲线的影响。结果表明：同一橡胶含量下,混合土的基质吸力随含水率增大非线性减少,呈现出典型的3阶段特征;在同一含水率下,基质吸力随橡胶颗粒含量呈先增大后减少的趋势,当橡胶含量为20%时,混合土的基质吸力最大;基于Van Genuchten模型建立混合土的土水特征曲线模式;基于颗粒接触理论,考虑颗粒比重不同,建立混合土的接触状态模式,构建骨架孔隙比描述混合土的非饱和特性,混合土的基质吸力随着骨架孔隙比的增加呈先增加后减小的趋势。     

沉降和位移观测在软土路基施工中的应用

在丹东至大连高速公路东港段水田区软土路基施工中,应用沉降和位移观测的实际操作,总结了利用沉降观测数据控制填筑速率、推算工后沉降量并计算沉降土方量的方法。实验表明,在路堤填筑之初,日沉降量和位移量受填筑速率影响较小,数值趋于均匀;在路基填筑高于4 m后,日沉降量和位移量受填筑速率影响较明显,在路基填至5.00 m处,由于填筑速率过高,日沉降量和位移量均超标,若控制填土速率在4.5 cm~7 cm/d之间,各项指标均达标,观测表明沉降变形线近似抛物线状。     

交通荷载作用下软土地基的累积沉降分析

针对交通荷载作用下软土地基的累计沉降问题,提出采用土体刚度衰减修正公式计算累计塑形变形的方法.基于饱和软土循环三轴试验数据,建立刚度衰减系数与循环次数间的关系.对有限元软件ABAQUS进行二次开发,将刚度衰减模型嵌入到有限元分析程序中去,再通过数值分析计算出任意循环周数后土体的累积塑性变形.采用该方法对交通荷载作用下典型上海软土地基的累积沉降进行预测.计算结果表明,路面结构层的存在有助于减小软土地基的沉降,交通荷载所引起的沉降主要发生在软土地基的浅层,并且随着深度的增加而迅速减小.