堆载预压与真空预压加固软土地基机理的比较分析

根据有效应力原理,从土体应力路径的角度研究了堆载预压与真空预压加固软土地基的机理。通过研究可以发现：堆载预压时土体应力状态介于K0与Kf线之间而真空预压时土体的应力状态介于p轴与K0线之间。应力路径的差别表明：为防止堆载预压引起土体破坏,必须控制加载大小和速率,而真空预压加固时不会引起土体破坏。堆载预压时土体变形表现为垂直向收缩而水平向伸长的剪切变形,真空预压时土体变形主要是收缩变形并且垂直向收缩量大于水平向收缩量。在有效大主应力相同的条件下,真空预压比堆载预压的加固效果好。     

真空预压加固软土地基的应力路径分析

根据有效应力原理,从应力路径的角度分析真空预压加固软土地基的机理,并比较传统堆载预压加固软土地基的应力路径变化情况。通过分析发现:真空预压加固软土地基的应力路径与堆载预压加固软土地基的应力路径完全不同,真空预压时土体的应力状态介于p轴与K0线之间而堆载预压时土体应力状态介于K0与Kf线之间,由此引起的地基变形、强度增长的特性和影响因素也不尽相同。     

深厚软土地层真空联合堆载预压地基处理对周边建筑物变形影响研究

为深入探讨真空联合堆载预压法对周边建筑物变形的影响,以某深厚软土地层为例,开展了真空联合堆载预压现场试验研究,分析了孔隙水压力、真空度、沉降、分层沉降、地基土侧向变形等随着时间的变化规律,并阐明了产生该种变化规律的具体原因,同时分析了真空联合堆载预压处理深厚软土地基对周边建筑、周边管线的影响,得到如下结论：(1)真空预压和堆载共同作用使得土体孔隙水压力消散加快、土体的有效应力增加,最终加速了土体的固结和沉降,有效改善了土体的物理性质;(2)在真空预压阶段,土体的竖向沉降随着时间的增加逐渐增加,此时土体几乎没有明显的侧向变形,经堆载预压处理后,土体的竖向沉降和侧向位移逐渐增大,本工程中真空预压预压对土体的影响深度最大可达25 m。(3)真空联合堆载预压施工对周边建筑影响较小但对周边管线的影响较大,会导致周边管线发生不同程度的沉降。(4)真空联合堆载预压施工会造成地表处土体出现侧向变形,对于地基沉降及侧向变形十分敏感的建筑,需对其沉降量进行实时观测,避免危险发生。研究成果为真空联合堆载预压法处理深厚软土地层提供了设计参数和理论指导。     

真空预压联合堆载法加固吹填淤泥地基室内试验研究

针对传统真空预压法加固吹填淤泥地基过程中,存在真空应力小,孔隙水压力消散过慢,深层土体加固效果欠佳,加固后地基标高不够等缺陷,提出了真空预压联合堆载法,即在真空预压真空度稳定后通过堆载满足后期机械进场施工之前宕渣所需的回填,分别采用5Kpa、10Kpa、15Kpa的砂袋堆载方式进行,以增加地基土的标高和总应力,从而增大了排水效率,快速有效的加固了吹填土。试验结果表明,采用真空预压联合堆载法能够加快孔隙水的消散,加速了土体的固结,加固后的土体剪切强度、含水量均优于普通真空预压法,说明真空预压联合堆载法能够更好的加固吹填土淤泥地基。     

真空预压联合堆载预压下软土地基工程特性研究

通过真空预压联合堆载预压的现场试验研究了预压过程中地基土的工程性能,监测了地表沉降和孔隙水压力消散规律,依据平均固结度理论,计算了预压完成时场地的平均固结度,采用基于应变形式和应力形式定义的场地平均固结度均在90%以上,表明真空预压联合堆载预压下地基土已完成了大部分的沉降,明显地减少了工后沉降,取得了满意的处理效果。     

真空联合堆载预压处理软土地基测试与分析

结合山东某港口大面积吹填软土地基处理实践,阐述了真空联合堆载预压施工相关监测和检测内容及其基本操作方法;分析了真空联合堆载预压施工过程中土体表面沉降、分层沉降、深层水平位移以及孔隙水压力的发展变化过程和规律。表明真空联合堆载预压法加固软土地基具有真空预压和堆载预压的双重加固特征,堆载能加速软土地基的固结变形,但在堆荷较小情况下,被加固土体总体仍表现为土体向加固区中心位移的收缩固结变形特征。从工后现场原位测试及试样室内土工试验成果可以看出,淤泥土层加固后含水量、孔隙比均有大幅减小,土体物理力学性质得到较大改善,土体强度增长幅度可达100%～300%。说明真空联合堆载预压应用于处理大面积吹填软土地基是成功可行的,其加固效果明显,有效影响范围可达排水板深度。     

真空预压和堆载预压加固软基性能对比分析

在中国沿海地区,预压法已经成为一种处理软基的常用方法。结合真空预压和堆载预压加固软土的现场试验,通过三维有限元分析进行加固过程中软土的性能评价。在数值模拟中,地基土采用莫尔-库伦强度破坏准则。塑料排水板采用实体单元进行单独建模,并保证与实际的塑料排水板有相等的截面积。通过数值分析获得的沉降、分层沉降、水平位移和超孔隙水压力与现场数据进行对比,研究了两种预压方式下地基土的性能特点。结果表明,真空预压可以有效地减少地基上的不均匀沉降。在真空预压的影响下,加固区外土体的土压力系数在主动土压力系数K_a与静止土压力系数K_0之间;而在堆载预压的影响下,加固区外土体的土压力系数在被动土压力系数K_p与静止土压力系数K_0之间。     

考虑地下水位影响的砂井地基强度增长计算

 为深入了解真空联合堆载预压条件下深厚吹填软土地基强度增长的实际规律,基于有效应力原理和应力路径法对地基的强度增长机制进行定性分析,分析结果表明：地下水位线以上土体的强度增长规律和地下水位线以下的土体的强度增长规律是不尽相同的。鉴于此,考虑地下水位的影响,基于有效应力唯一性理论推导出砂井地基强度增长解析解。最后,以珠海港高栏港区某软基处理工程为依托,基于该解析解对真空联合堆载预压恒载过程中土体超静孔压消散稳定后的地基强度增长情况进行计算,并分别与室内无侧限抗压强度试验结果和三轴压缩试验结果进行对比分析,分析结果表明：按不排水剪强度考虑时,不同深度土体强度增长量的计算值与实测值之间的平均误差为8.0%;而按破坏面上的强度考虑时,不同深度土体强度增长量的计算值与实测值之间的平均误差为3.2%。因此,该解析解的计算值与实测结果较为吻合。     

真空联合堆载预压法处理深厚超软淤泥时卸载标准的研究

从真空联合堆载预压加固原理和影响土体变形、固结的主要因素出发,针对目前真空预压(或真空联合堆载预压)卸载标准的局限性,提出卸载宜按固结度和沉降速率双重控制,且沉降速率应根据使用荷载、施工荷载、土体性质和土层厚度等因素进行修正.经将修正方法运用到工程实例中,证明修正后的卸载标准是合理的、符合工程实际的.     

软土地基孔隙水压力降低引起的压缩分析

根据土力学基本原理,分析孔隙水压力降低引起的土体压缩方式,并对真空预压地基的分层沉降现场实测值和理论计算值进行分析;同时,定量分析真空预压地基在不同深处单位压缩量。研究结果表明:(1)若按有效应力原理水土压力分开计算、地基土体中孔隙水压力降低时,土体竖向总应力维持不变而侧向总应力减小;(2)土体中孔隙水压力在相对压强小于0的范围内降低时,将引起土体等向压缩,在相对压强大于0的范围内降低时,将引起土体单向压缩;(3)南沙港区的真空预压地基若其沉降按欠固结计算时,计算值与实测值接近,自重应力欠固结引起的沉降是抽真空期间地基总沉降主要部分;(4)真空预压的加固深度随排水体深度增加而增大,土层压密效果随地层深度增加而减弱,故降低孔隙水压力法在加固软土地基中,设计排水体深度时应考虑最佳加固深度。     

偏应力往返作用下饱和砂土变形特性的试验研究

在固结排水条件下保持球应力不变,进行了偏应力往返作用下的动三轴试验,分析了饱和砂土的体积变形特性。结果表明:(1) 体应变可视具体条件表现为C1型剪缩(初次加荷)、C2型剪缩(卸荷前未产生剪胀)、C3型剪缩(卸荷前产生剪胀)、剪胀P及剪刚R(再加载无胀缩)等物态有规律的变化;(2) 各物态的体应变均与所作用的偏应力比有良好的线性关系。其参数与综合反映应力特征及土性特征的各物态起始体应变间均有良好的指数或直线关系;(3) 体应变可跟踪偏应力的往返变化,区分加荷、卸荷段的各不同物态,依序考虑各物态起始时的体应变,在对应确定相应参数的基础上进行计算,计算的结果与试验关系间有良好的一致性。     

复杂应力下强风化软岩湿化变形试验研究

强风化软岩用于高等级公路路基填筑时，压实特性和湿化变形特性是评价填料性能的主要指标。对填料在不同压实度下进行承载比试验，试验结果表明，承载比值随填料压实度的增大而增大。利用室内三轴剪切仪对强风化软岩进行干、湿双线平行试验和在复杂应力状态下不同压实度的湿化变肜认验，试验结果表明，填料在压实度为90％且有较大的偏应作用下，湿化不仅产生较大的附加轴向应变，而且还能引起相当大的附加体积应变和偏应变。因此，提高路基填士的压实度是减少湿化变形的关键因素。     

三轴应力状态下膨胀土增湿变形特性

 在经过改造的三轴仪上对安康击实膨胀土进行增湿变形特性试验研究。试验研究结果表明,在相同应力比的三轴应力状态下,膨胀土浸水过程中的变形为膨胀变形,变形在试样各个方向上都会产生,应力较小时,轴向和径向变形都表现为膨胀变形;应力较大时,轴向变形表现为压缩变形,而径向变形则表现为膨胀变形,但变形量都很小;土样在增湿剪切过程中以体积膨胀为主,体积变化以侧向变形为主,轴向变形较小;同时,对试验资料进行数学拟合,并对拟合公式进行验证。结果表明,试验值与计算值吻合较好。     

不同加载路径饱和岩石力学特征的试验研究

不同加载路径对岩石强度特征、变形特征和破坏特征存在影响。据此，探讨饱和岩石在排水、非排水、比例加载、侧向卸载、在不同偏应力状态下注水和非排水（但在不同偏应力状态下水压力卸载）等加载情况下以及在常规三轴试验和拥有循环加载的三轴试验等试验方式下，岩体的强度特征、各向异性变形特征和破坏特征。试验结果表明：循环加载、饱和岩石在不同偏应力状态下注水、非排水但在不同应力状态下水压力卸载、比例加载和侧向卸载等具有降低岩石强度、增加岩体变形以及水压力对岩石具有劈裂破坏作用等特征，这些力学特征对岩土工程具有现实意义。     

慢速往复荷载下饱和砂土变形特性试验研究

慢速往复荷载作用下土变形特性的研究不多见 ,但实际工程中土受到慢速往复荷载作用的例子很多。本文在先进的GDS应力路径三轴仪上对饱和砂土进行等围压不同周期的慢速往复荷载排水三轴试验。根据试验结果分析了饱和砂土在慢速往复荷载下的应力应变特性 ,并对饱和砂土的新特性 -卸载体缩特性进行了探讨 ,得到一些有益的结论     

重塑非饱和黄土的变形、强度、屈服和水量变化特性

共做了３种应力路径的三轴试验,即：控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的三轴收缩试验和同时控制吸力与净室压力的三轴排水剪切试验。研究结果表明：应力路径对土的变形和水量变化有较大影响;土－水特征曲线依赖于净平均应力;与净法向应力相关的摩擦角在各种吸力下近似等于饱和土的有效摩擦角;剪切强度与吸力的关系是非线性的;三轴剪切条件下的水量变化指标接近常数;屈服净平均应力和屈服偏应力随吸力增大;在净平均应力不变的条件下屈服吸力是一常数但不一定等于土样在历史上曾受过的最大吸力。根据试验资料,提出了一个新的吸力增加屈服条件,并建议了一个确定三轴剪切条件下的屈服应力的新方法。     

深部软弱地层TBM掘进围岩变形破坏特性室内试验研究

 为了揭示深部软弱地层TBM开挖卸荷围岩变形破坏特性,分析深埋隧道TBM机械开挖卸荷的本质特征为高初始围压下的缓慢准静态卸荷,开展不同卸荷速率下砂质泥岩三轴卸围压试验,研究卸荷速率效应,获取TBM缓慢准静态卸荷围岩变形破坏特性：(1) 缓慢卸荷条件下的峰前应力–应变曲线与常规三轴压缩时较接近,卸荷屈服阶段,岩石产生损伤扩容,侧向变形加速增长,从体积压缩开始转向扩容;(2) 达到峰值强度后,岩石首先沿已贯通的破裂面滑移,发生1～2级规模较小的脆性跌落,随着围压继续缓慢卸除,岩石沿一条斜率较小的近似斜直线发生线性应变软化,且线性应变软化过程中伴随多级微破裂;(3) 岩石变形全过程经历弹性变形、峰前卸荷损伤扩容、峰后脆性跌落、含有多级微破裂的线性应变软化以及残余强度阶段;(4) 缓慢卸荷破坏过程中,岩石发生宏观张剪复合破坏,伴有轴向劈裂裂纹,破裂断面为由许多劈裂裂纹相互贯通形成具有一定宽度的剪切带,剪切带内劈裂的岩片在轴向挤压力和沿剪切面的剪切力共同作用下被挤压和摩擦成许多细颗粒和岩粉。     

结构性吹填软土侧向变形真三轴试验研究

为了研究吹填软土在侧向变形条件下的力学与结构特性,利用真三轴试验机以及WF应力路径试验仪进行了不排水条件下的侧向卸荷试验,并与常规三轴试验结果进行了对比分析。试验结果表明:与常规三轴剪切试验应力应变关系曲线表现的硬化特性不同,真三轴卸荷试验表现出应变软化现象。随着初始围压的增大,土体由剪缩向剪胀变化。由于中主应力的影响,真三轴卸荷状态下土体的结构屈服应力值明显大于WF卸荷状态以及常规三轴试验下的数值,其随着中主应力系数bd的增大而成非线性增长。真三轴侧向卸荷条件下土体抗剪强度指标大于WF卸荷条件,与常规三轴试验结果也明显不同,其内摩擦角增大,粘聚力减小。     

平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土#br# 强度与变形特性试验研究

针对黄土工程中的众多平面应变加、卸载问题,利用平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,模拟黄土原位沉积方向及不同初始应力状态,在不同围压下对不同初始应力状态原状黄土进行竖向加载和侧向卸载平面应变试验,揭示不同初始应力状态原状黄土在加、卸载不同应力路径条件下的强度和变形特性。研究结果表明：两种应力路径条件下的应力应变曲线均呈硬化型,加载曲线均高于卸载,加载强度大于卸载强度,但卸载时,土的强度发挥较快。剪切过程中,黄土的侧向变形与竖向变形均呈非线性关系。竖向加载时,土的初始应力状态k值对土强度和变形的影响与固结围压的大小关系紧密;侧向卸载时,k值的增大可以限制侧向变形的发展。竖向加载条件下的体积应变均为剪缩,侧向卸载时均为剪胀。加、卸载条件下p-q平面内的破坏强度线基本一致,近似呈线性关系。侧向卸载条件下土体破坏时的应变远小于竖向加载和常规三轴试验。随着k值的增大,加、卸载应力路径时,黏聚力均线性减小,内摩擦角均线性增大。     

非饱和原状黄土的变形及屈服特性试验研究

对不同吸力非饱和原状黄土进行了等应力比三轴压缩及常规三轴剪切路径下的试验,研究了偏应力比q/p(q及p分别为净平均应力及偏应力),吸力及净围压对不同应力路径下变形及屈服特性的影响。研究结果表明:在等应力比三轴压缩及常规三轴剪切过程中,孔隙比e与净平均应力p关系(e-lnp)皆位于二条相交的直线上,吸力、偏应力比及净围压对弹性指数的影响很小,对屈服应力及压缩指数的影响较大。等应力比三轴压缩路径下,偏应力比一定时,屈服应力及压缩指数皆随吸力的增大而增大;吸力一定时,随偏应力比的增大而先增大后减小。常规三轴剪切路径下,吸力一定时,屈服应力及压缩指数皆随净围压的增大而增大;净围压一定时,随吸力的增大,屈服应力增大,压缩指数减小。以塑性体应变作为硬化参数时,q-p平面上的初始及后继屈服面皆为对称于饱和土K₀线的倾斜椭圆,吸力及应力增大时,屈服面没有旋转,而是产生等向扩大。