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。     

大面积堆载作用下软土地基变形特性

通过在大面积堆载场地设置监测仪器,进行历时 3 a 的现场监测,对大面积堆载作用下软土地基的变形特性和加载条件、地层条件、排水条件、时间效应等的相关性进行分析研究,揭示了大面积堆载作用下软土地基变形特性不同于常规荷载作用下软土地基变形特性的规律,总结了在不同边界条件下软土地基变形和固结沉降的规律,为软土地基的固结沉降分析计算提供依据。     

软土变形时效特性的试验研究

软土变形的重要特征为具有时效性,这将导致软土工程的工后沉降。根据实际工程需要,采用原状土样和扰动土样对软土变形机理进行了一系列室内试验,包括软土的应力–应变特性、固结效应、次固结特性、蠕变特性等。通过试验成果系统分析可得:(1)初始固结度对应力–应变关系的影响;(2)次固结系数与固结压力的关系以及应力历史对次固结系数的影响;(3)次固结系数与压缩指数的关系;(4)排水蠕变和不排水蠕变的变形特征;(5)蠕变变形的影响因素和降低蠕变效应的技术路径等。研究结果表明:软土变形的时效性产生于固结特性和蠕变特性的耦合效应,土体的变形过程实际是固结和蠕变共同作用的过程,任一时刻两种变形在总变形中所占比例取决于多种因素,其中最重要的是应力水平和排水条件。     

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。     

考虑时间间歇效应的地铁列车荷载下海相软土长期动力特性试验研究

软土地基在地铁运营期受到周期性振动和间歇的反复作用,间歇期内软土力学特性的变化将影响其长期动力响应,但以往关于交通荷载下软土动力特性的研究大多忽视时间间歇的影响。考虑不同动应力水平、不同振动和间歇时长的耦合作用,设计一系列不排水连续–停振循环三轴试验,采用K0固结条件,研究原状海相软土在列车非连续荷载下的长期孔压、变形特性,通过与连续振动试验对比,发现荷载间歇对软土动力特性有显著影响,由于间歇期动力特性改变,软土后续加载稳定时的最大残余孔压和应变明显降低,且孔压、应变响应趋于稳定时所需的振次减少而时间增加。基于试验结果,深入分析时间间歇效应的作用机制和间歇时长对软土长期动力特性的影响。结果表明:间歇期软土内结构进一步调整使得振动期激振停止时部分未及时恢复的弹性后效孔压和应变得以恢复,这部分孔压和应变在振动期重复发生,导致按传统方式计算出的振动期表观残余孔压和应变总和远大于连续振动;同等条件下,间歇时长越长,软土孔压和应变响应被削弱程度越大,达到稳定时的最大残余孔压和应变越小,进入稳定期所需时间越长。研究对于地铁荷载下软土地基长期沉降的计算分析有推动意义。     

动力排水固结法的理论及工程应用研究

 博士学位论文摘要　通过理论分析、数值模拟和现场试验等方面对动力排水固结法加固饱和软粘土地基的机理与效应以及施工工艺进行了比较系统的研究。针对动力排水固结法的基本特点, 基于Biot 固结理论和有效应力原理, 建立了轴对称动力固结问题的流、固耦合分析有限元基本方程, 进而编制了流、固耦合近场瞬态波动轴对称有限元时域模拟程序。对饱和软粘土地基动力排水固结进行了数值模拟分析, 得出了动力排水固结过程中土体动态响应基本规律和加固深度与影响因素之间的关系。研究了强夯作用下地基的振动特性, 提出了最小安全距离的确定方法和减振措施。通过现场试验, 进行实测分析和数值模拟分析, 揭示了动力排水固结中孔隙水压力的长消规律, 研究了动力排水固结法的加固效应, 进而证实了信息化施工的可行性。最后, 探讨了动力排水固结法的加固机理, 并提出了相应的施工工艺, 可供实际工程参考。     

预压作用下软土固结蠕变及微观结构试验研究

为了揭示预压荷载作用下软土路基工后沉降的机理,开展了室内模拟真空、堆载以及真空—堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及微观结构试验。分析了在三种不同的预压作用下土体固结蠕变性状的不同和微观结构的变化机理。结果表明:在三种不同的预压荷载作用下,固结过程中,是真空—堆载联合预压条件下土体的沉降量最大,其次是堆载预压,最小的是真空预压。蠕变过程的沉降量是堆载预压的最大,其次是联合预压,最小的是真空预压。预压荷载作用下土体的固结和蠕变具有耦合效应;微观结构参数的变化受预压加载方式的影响。微观结构参数的变化率与宏观物性参数的变化率有相似的性质。     

交通荷载作用下结构性软土动应力–动应变关系试验研究

 通过对天津滨海新区典型结构性软土进行室内循环三轴试验,研究在交通荷载长期作用下,结构性淤泥质粉质黏土的动应变发展情况;考虑不同的振动波型、动应力频率、动应力比以及固结状态对动应力–动应变关系的影响,得到淤泥质粉质黏土的临界动应力比和动应力–动应变关系随加载频率、围压及固结状态而变化的规律。试验结果表明,结构性淤泥质粉质黏土存在一个临界动应力比和一个振动频率门槛值;同时,在半正弦波型条件下动弹性模量和动剪切模量随固结压力值的变化存在一个转折点。     

武汉深基坑施工动荷载诱发软土塑性应变研究

随着城市建设的高速发展,武汉市深基坑机械施工振动荷载诱发软土层过大地面沉降和塑性变形已成为亟待解决的关键问题。针对施工过程中机械振动荷载和往复交通荷载引起的淤泥和淤泥质黏土地基长期沉降问题,考虑到软土的结构特性、触变性和小应变特征,采用室内三轴试验、共振柱试验,现场剪切波速测试、地脉动测试和十字板剪切试验综合分析软土在机械振动荷载和往复交通荷载条件下的沉降、变形机理。论文得出如下结论：高灵敏度淤泥和淤泥质黏土的不固结不排水剪切强度主要是黏聚强度,在振动荷载下,触变性增加;共振柱试验中,随着剪应变的增加,淤泥的共振频率f随之增大,动剪切模量G随之减小,阻尼比λ变化不明显;而淤泥质黏土的共振频率f和动剪切模量G随之减小,阻尼比λ有增大的趋势;场地的剪切波速随地层的结构、强度和土层分布而变化;现场地脉动测试3个方向的共振频率均远小于共振柱测试的共振频率;最后,基于机械振动波在淤泥和淤泥质黏土中峰值加速度放大效应,提出修正现有软土塑性应变计算公式的建议。     

三轴冲击荷载作用下淤泥剪切性状的试验研究

使用SPAX-2000(改进型)静动真三轴,研究淤泥类超软土在较高冲击荷载频率(16Hz)等不同频率与不同围压下的剪切性状。研究表明:(1)静动力排水固结法可对深层软土起到加固作用,且效果更加明显(经过不同冲击频率作用的抗剪强度分别比原抗剪强度大29%、25%、36%);(2)在较高的中主应力下,试样均出现了应变软化现象,且其早期剪切强度都高于常规三轴的试件,有可能每一个固结比都对应一个最佳的冲击频率,并且在最佳频率的作用下,试件可以在Kc固结状态下通过静动力排水固结加固作用而不发生应变软化现象。     

动力固结后饱和软土三轴剪切性状的试验研究

通过淤泥质饱和软粘土的三轴固结不排水剪切试验,研究了海相沉积原状土、重塑土以及超固结土在动力固结后的应力–应变性状表现。原状软土经过动力固结后在剪切过程中表现出应变软化,重塑软土在低围压下具有一定的应变硬化现象,而在高围压下则为应变软化型。3种状态下的软土的应力–应变关系曲线按照双曲线形式对围压均具有较好的归一性。应力路径分析表明,原状土经过动力固结后在剪切过程中表现出一定的超固结土的性状,而经过动力排水固结后,重塑土则具有明显的超固结土特性。     

砂卵石土动力特性的动三轴试验研究

砂卵石土在自然界分布广泛,并具有抗剪强度高、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,因此在工程建设中得到广泛应用。为反映其在复杂应力状态下的动力变形强度特性,通过砂卵石土室内动三轴试验,对不同饱和度的砂卵石土的动力特性进行研究。主要分析围压、固结比和振动频率对砂卵石土动强度的影响。试验结果表明:(1)砂卵石土的动应力随固结比的增大而略有增加,随振动频率的增大而有较大增幅,而且其动强度随着围压的增大而显著增大;(2)在相同围压下,随动应力增加,破坏振次减小;(3)砂卵石土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压增大而增大;(4)其阻尼比随动应变的增大而增大,明显表现在微小动应变中。     

循环荷载下天津吹填土动应力应变关系研究

通过对天津滨海吹填土开展的循环荷载下的室内动三轴试验,研究了振动频率、固结比、动应力幅值的大小、静偏应力、循环振次等因素对动应力—应变关系的影响,试验结果表明,天津滨海吹填土存在临界循环应力比,且与固结围压成线性关系,以临界动应力作为归一化因子,建立了考虑固结围压与循环振次的动应力—应变关系曲线方程。     

地铁列车荷载作用下隧道周围土体的临界动应力比和动应变分析

通过南京地铁三山街站隧道周围淤泥质粉质粘土进行应力控制的循环三轴试验，研究了列车循环荷载作用下淤泥质粉质粘土的动应变发展情况，充分考虑了土体固结状态、固结比、轴向循环压力的大小及频率对动应变的影响．得到了淤泥质粉质粘土的临界动应力比和动应变随振动次数、加载频率和围压及固结状态而变化的规律，对地铁隧道的设计具有重要参考价值。     

预夯和降低地下水位对强夯效果的研究

根据某机场扩建工程中强夯地基加固试验区的试验结果 ,分析降低地下水位和预夯措施对加固效果的影响 ,研究这些措施的作用和强夯加固软弱地基土的机理。试验研究表明 :降低地下水位和预夯措施均有助于提高强夯对地基土的加固效果 ;饱和黏性土强夯加固的核心是为超孔压提供排水通道 ,其机理是动力固结     

三亚海相软土次固结特性研究

港口工程建设中经常遇到海相软土地基,海相软土是一种流变性很强的饱和软粘土,次固结变形在总变形中占有一定的比重,次固结系数是用来计算次固结变形量的一个重要参数。现有计算软土次固结变形的常用方法是不考虑荷载对其影响的,大量的试验表明荷载对次固结有较明显的影响。本文以三亚海相软土为例,根据室内试验成果,对其次固结变形特性与荷载的关系进行了分析研究,得出了一些规律性结论,对海相软土地基的设计与工程实践有指导意义。     

砂卵石土动强度的试验研究

通过对砂卵石土室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的动力特性进行了较为深入地研究。主要分析不同围压、不同固结比和不同振动频率对砂卵石土的动荷载影响的变化规律。试验结果表明,砂卵石土呈现出动弹性模量随动应变的增大而非线性地降低,动荷载频率对动弹性模量影响很小,动弹性模量随着固结比的增大而显著增大的规律。同时,砂卵石土的阻尼比具有随动应变增大而增大,随着围压或固结比的增加而减小的变化规律。     

动弹模量阻尼比测试技术与归一化特性研究

动弹模量与阻尼比是土动力分析最基本的力学参数,一般通过较小应变范围的动三轴试验得到,测试技术的可靠性与试验参数求取的准确性是进行抗震安全性评估的关键。通过室内动三轴试验,比较了力与位移传感器内置与外置、不同相对位置等因素对滞回圈、动弹模量与阻尼比的影响,提出了针对存在残余变形的不闭合滞回圈的动弹模量与阻尼比的计算方法,比较了频率、围压、固结比等因素对试验成果的影响规律及特征,并在Janbu公式中引入固结比的幂函数影响因子,对不同围压、不同固结比下的动弹模量阻尼比进行了归一化特性研究。研究成果有利于提高国内科研机构在土动力参数测试方面的能力,对抗震工程与科研有积极的参考价值。