复合土壤胶结料固化砂土、页岩的试验研究

对复合土壤胶结料固化砂土、页岩的固化性能进行了试验研究.结果表明,复合土壤胶结料掺量在10～25%时,固化砂土的强度随胶结料的增加而增长,固化页岩各龄期的强度都比固化砂土的强度高.     

派酶固化土无侧限抗压强度与土粒分形特征的关系研究

应用土粒按粒级质量分布的细度分维计算方法,根据土粒的机械组成实验分析结果,计算出4种土的细度分维。通过实验发现,在风干养护条件下,粗砂土、细砂土、面砂土、砂壤土掺加派酶的无侧限抗压强度均比不掺的高;在研究范围内(每千克土中派酶掺量0.015~0.045 ml),随着派酶掺量的增加,7d、28d无侧限抗压强度增加趋势的逐渐变缓。依据实验数据,分析7d、28d无侧限抗压强度与土粒质量分布的细度分维和派酶掺量关系的拟合模型;对该模型的三维图的分析表明,土粒的细度分维对派酶固化土7d、28d无侧限抗压强度的影响比派酶掺量更显著;派酶固化土7d、28d无侧限抗压强度随土粒的细度分维的增加(D=2.2466~2.5031),分上升、波动和急剧上升三阶段,总体呈非线性上升趋势。     

应用于粉砂土的土壤固化剂性能及机理分析

粉砂土颗粒间联结强度低,粘聚力差,不易固化。采用水泥熟料、粉煤灰、矿渣、石灰、石膏和激发剂混合研磨而成复合土壤固化剂,综合发挥各固化材料的优势,达到了较好固化效果。结合粉砂土性质和固化剂各原材料的性能特点,分析其固化原理。结论是：粉砂土的固化主要由复合固化材料的胶凝和填充作用形成。     

派酶改善土壤密实性和强度的效果及其机理研究

讨论派酶土壤固化剂的基本性能、发展历史和应用效果.通过所设计的试验,对派酶土壤固化剂改善土壤密实性和强度的效果及其最佳掺量进行了研究,利用XRD图谱探讨了派酶土壤固化剂的作用机理.     

不同固化方式对微生物固化砂土强度影响的研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)利用微生物自身代谢产物诱导碳酸钙沉淀的形成,使生成的沉淀附着在颗粒表面及孔隙中,将原本松散的土颗粒胶结起来,达到固化土体的目的。选用巴氏芽孢八叠球菌,采用4种不同的固化方式来固化砂土,对固化后的砂柱进行表观分析、电镜扫描和无侧限抗压强度试验来对比不同固化方式对固化砂土强度的影响。试验发现:灌浆速率为50 m L/h的分步灌浆方式对砂土的固化效果要优于浸泡方式的固化效果,其无侧限抗压强度均值提高了15.58%,在同样浸泡的条件下,胶结液成分的改变使固化砂土的无侧限抗压强度均值提高了16.62%。此外,降低砂土饱和度,也是提高其固化效果的重要因素。     

微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度、胶结液浓度配比等因素对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明:随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,后者主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度,适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比,均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。     

派酶掺入三合土对土体抗压强度影响的探讨

利用一种生物酶类土壤固化剂——派酶,以适当比例掺入两种配合比的压实三合土中,测得其28d无侧限抗压强度均比未掺派酶时有所提高.在石灰掺量较高的情况下,掺派酶后三合土土体的28d无侧限抗压强度仍比未掺派酶时有较大幅度的提高,说明在具有抑制和杀灭细菌的较高碱度环境下,派酶对土体结构的增强作用不是因为其单纯地促进土壤中存在的各种菌类活动所引起的.掺派酶三合土的X射线衍射分析图谱横坐标28°附近位置出现明显超过未掺派酶三合土的强峰,不能排除派酶的掺入会促进土体固化过程中某种晶型变化产生的可能性.SEM显微结构形貌图片显示掺派酶三合土试件的微结构比未掺派酶试件更紧凑、密实.基于分形几何理论研究发现,派酶的掺入促进了三合土土体中细小孔隙增多,大孔隙减少,有利于土体中颗粒间相互作用力的增强.     

高沙土地区砂土抗渗透特性改良室内试验研究

针对高沙土地区砂土结构松散存在漏水、漏砂的问题,采用固化剂和粉煤灰两种添加剂对其进行改良,对不同添加剂含量的改良砂土进行了成膜试验和变水头渗透试验。结果表明:土体表层的固化层厚度随固化剂含量增加,有助于改善砂土的渗透性能。在相同养护时间下,砂土的渗透系数随固化剂浓度以及粉煤灰含量的增加而减小,可以看到增加了土壤添加剂达到了很好的防渗效果。     

钙源对微生物沉积碳酸钙固化砂土的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀是一种环保的地基处理方法,通过微生物和钙盐作用形成碳酸钙沉淀加固土体。钙盐种类的不同对生物固化砂土的效果也不尽相同。选取氯化钙、硝酸钙、乙酸钙和乳酸钙4种钙盐,探究营养液中钙盐种类对微生物固化砂土效果的影响。基于渗透试验、干密度试验、吸水率试验、无侧限抗压强度试验和碳酸钙含量试验测定微生物固化砂土的物理力学指标,从宏观角度分析钙源对微生物固化效果的影响;结合电镜扫描测试,从微观角度分析了钙源对碳酸钙沉淀晶体形态的影响。试验结果表明:硝酸钙的固化效果最好,其次是乙酸钙、氯化钙和乳酸钙;乙酸钙为钙源固化后的砂柱强度达到2.884 MPa;固化后砂柱受压发生破坏主要源于固化薄弱区;无机钙源获取的碳酸钙沉淀颗粒要大于有机钙源。     

砂土微生物固化过程中尿素的影响研究

砂土固化技术可改善砂土力学特性,被广泛应用于工程中,而在菌种培养液中添加尿素可大大加快固化反应提高砂土固化效率。开展了在菌种培养液中添加尿素分析其对砂土固化影响的试验研究。首先将尿素添加方式分为灭菌前加尿素、灭菌后加尿素和不加尿素3种,研究不同方式对菌种生长和脲酶活性的影响;再控制不同尿素添加量对比分析得到适合的尿素添加量以便后续研究;然后在砂土固化试验中采用灭菌后加尿素的方式研究其对砂土固化的影响;最后通过控制砂柱长度、胶凝液灌注速度和砂土颗粒粒径等因素,得到各因素对砂柱固化效果的影响。结果表明培养液中添加尿素可提高脲酶活性,但稍微抑制菌种生长;适合的尿素添加量为5~20 g/L;灭菌后添加尿素能显著提高灌注部位的强度,但长砂柱却因强度不均而整体强度较低;灌注速度越快,整体强度越高;添加20 g/L尿素时,整体强度随颗粒粒径增大而增大,因此,该方法适用于粗砂。研究成果对后期砂土固化技术的应用具有重要指导意义。     

南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区河漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等6类新近沉积土的自振柱试验，详细地探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比λ的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G／Gmax-γ和λ-γ曲线变化范围的对比，结果表明，不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析，给出了南京及其邻近地区6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值，对实际工程具有一定的借鉴作用。     

加筋红砂岩风化土强度和变形特性

红砂岩风化土是湖南公路路堤工程中应用较多的填筑材料,采用直剪试验研究了不同压实度的红砂岩风化土的强度和变形特性,以及加筋对其工程性质的影响。试验表明,随压实度增大,红砂岩风化土的峰值抗剪强度明显提高,但主要由粘聚力的增大引起,随剪切位移增大,粘聚力减小,抗剪强度大幅度降低,其应力–应变曲线呈现随应变软化型。加筋提高了红砂岩风化土的峰值抗剪强度和残余强度,更重要的是明显减小了峰值后强度的降低幅度,且达到峰值抗剪强度的剪切位移增大,峰值区域增宽,土体延性提高,改善了红砂岩风化土的强度和变形特性;对于不同的加筋层数和不同的筋材模量,以及在不同的压实度和试验竖向压力下,加筋对红砂岩风化土的强度和变形特性的改变不同;根据试验结果,还对红砂岩风化土的工程性质以及加筋的抗剪作用机理进行了初步探讨,阐述了加筋材料在土的应力–应变关系中的主要功能和作用。     

常州地区大直径钻孔灌注桩承载性状及尺寸效应试验研究

基于常州高架一期工程2根大直径钻孔灌注桩静载荷试验及桩身力学测试结果,研究常州地区大直径钻孔灌注桩加载过程中侧摩阻力和端阻力的发挥特点及荷载传递规律,得到极限状态下桩侧摩阻力和桩端阻力尺寸效应系数,对成孔卸载造成桩承载力降低及其他影响桩承载力的因素进行分析。试验研究结果表明:试桩的荷载-沉降(Q-s)曲线为陡降型,极限承载状态下,2根大直径钻孔灌注桩(长径比为36～43)端阻力分担总荷载的比例较小,分别为11.4%和18.1%,属于摩擦型桩;极限荷载时浅层黏性土发生侧阻软化,桩-土位移为3～7mm,砂土中为4～7mm;桩侧摩阻力与端阻力尺寸效应明显,大直径钻孔灌注桩侧摩阻力及端阻力尺寸效应系数与土的种类有很大关系,较《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)计算值偏小,侧阻尺寸效应系数平均值大约为0.85(砂土)和0.88(黏性土),且具有沿深度减小的趋势,砂土和黏性土中桩端阻力尺寸效应系数分别为0.74和0.75。     

降雨入渗及蒸发对土坡稳定性的影响分析

通过选取典型土性参数,对黏土、粉砂土、均质砂土、有黏土覆盖的均质砂土边坡进行了饱和-非饱和渗流分析,得到降雨入渗及蒸发过程的孔隙水压力场和含水率瞬态分布,再利用简化Bishop条分法搜索并计算最危险滑动面的安全系数,对土坡的瞬态稳定安全系数进行评价。     

格型地下连续墙工作性状的离心模型试验研究

运用离心试验来模拟格型地下连续墙在砂土及黏土中的受力性状。在试验中,主要对墙体变形、墙体应力、土压力进行研究。结果表明:土质对于格型地下连续墙的受力变形性状影响很大,在黏土中试验的土压力、墙体弯矩、墙体变形都大于在砂土中的试验结果;由于有隔墙的存在,格型地下连续墙的整体位移模式类似于重力坝式的整体前倾;无论在黏土还是砂土中,在格型地下连续墙相同位置的内侧土压力基本都比外侧土压力大,前墙弯矩都较后墙要大,证实了前墙在实际工程设计中比后墙厚具有合理性;改变土体(由砂土改为饱和黏土)使得前、后墙的最大弯矩增加了近3倍。     

水土压力分算与合算的统一算法

 以土中孔隙水特征为基础,假定土体中的黏性土颗粒吸附的结合水会抵消一部分土中孔隙,最终把土的孔隙比、界限含水量、颗粒分析等物理参数引入土水压力计算,提出一个可以采用土层物理指标计算的水压力比率 ,给出通过土体渗透系数试验测定 值的方法,通过该参数可以把有效应力强度指标与总应力强度指标统一在一个强度公式中。同时,给出一个可以统一水土分算和合算的算法,实现水土压力分算和合算结果之间的过渡,为解决水土压力分算和合算结果的跳跃提供一个新思路。根据理论分析,渗透系数–孔隙比实测曲线应该沿e轴正向平移,土体中黏粒成分含量越高,平移量越大,相关文献的试验数据可证实这点;含有黏粒成分的砂性土采用水土分算偏于保守,而孔隙比较大的黏性土采用水土合算偏于不安全;围护结构上的水土压力计算不但与土体分类有关,还与孔隙比直接相关。     

积水入渗稳定时近饱和土中封闭气泡含量 试验研究

含有与大气不相连通的封闭气泡且饱和度接近 100% 的土体称为近饱和土体。通过室内土柱一维积水入渗模型试验,研究了入渗稳定时土壤类型、干密度和初始含水率对近饱和土体中封闭气泡的含量以及气相逸出率的影响,分析了 3 种影响因素对封闭气泡体积的影响趋势和影响机理。试验结果表明：土样孔隙中封闭气泡的体积随土样干密度的增大而减小;当土样初始含水率超过某一临界含水率时,土样孔隙中封闭气泡的逸出随初始含水率的增加显著减少;由于黏性土达到渗流稳定需要的时间较砂性土长,因而砂性土的气相逸出率要明显小于黏性土的气相逸出率。通过试验揭示了实际土体入渗中的一些物理现象,为更好地理解土壤入渗过程和建立数值模拟模型提供了试验数据。     

大直径钢管桩非连续打桩过程中拒锤原因的分析研究

 在大直径超长钢管桩施工过程中,往往会因为接桩或施工调配等原因出现停锤,实际工程中,由于各种原因造成停锤后桩体无法继续顺利打入的情况屡屡发生,因此对这一问题的解决就成为决定打桩工程是否成功的关键。采用有限元动力分析方法对连续打桩过程中砂土中的孔压和有效应力的变化进行研究,对停锤所造成的后续打桩困难的机制进行探讨。同时利用工程实测数据对有限元分析得到的结论进行进一步讨论和验证。动力有限元分析的结果显示,连续打桩会造成桩周土残余孔压的明显累积;如果出现停锤,砂土中超静孔隙水压力消散速度很快,导致桩端1～2倍桩径范围内的有效应力的显著变化,造成桩端阻力的明显提高,而打桩对桩侧摩阻力的影响主要集中在振源附近区域。工程实测数据证实,停锤3个月后,砂土中的土阻力增长明显,尤其是桩端处的砂土层。而处于黏土层中间的薄砂层固结程度明显降低。在进行打桩预测时,对于停锤造成的侧摩阻力的提高应该考虑打桩的影响范围和固结时间,对于桩端阻力的提高应该考虑复打过程的影响。     

取土引孔在静力压桩工程中的应用

在静力压桩工程中,由于静压桩对坚硬土层和厚砂层中穿透能力差,经常遇到桩长达不到理想持力层的状态,对桩基础工程的质量有一定的影响。通过采用介绍取土引孔厂房静力压桩的实践中取得成功,对同类工程有一定的借鉴和参考作用。     

基于有效孔隙比的黏性土渗透系数经验公式研究

 粗粒土的渗透系数可由与渗透性能相关且较易量测的常规参数估算,研究黏性土的类似经验公式具有重要的理论意义。首先考虑结合水膜对黏性土渗透特性的影响,定义了黏性土的无效孔隙比和有效孔隙比的概念,利用黏性土的稠度界限指标液限、渗流的起始水力坡降和双电层参数3种方法,推导了无效孔隙比和有效孔隙比的计算公式,然后对常用的粗粒土渗透系数经验公式进行修正,得出了适用于黏性土的渗透系数经验公式。最后选取泾阳黄土、南海软黏土和科威特盐渍土的相关物理参数,分别代入粗粒土和黏性土的渗透系数经验公式中,得到渗透系数的计算值,将其与室内试验的实测值进行对比,验证了黏性土渗透系数经验公式的合理性。在比较分析了渗透系数经验公式及3种有效孔隙比计算方法的优缺点后,推荐采用稠度指标法修正的柯森–卡门和斯托克斯经验公式作为黏性土渗透系数的计算公式。