冲填土卸荷回弹变形离心模型试验研究

 针对冲填土地区的卸荷变形问题，运用离心模型试验，对冲填土的卸荷变形进行分析研究。试验结果表明：冲填土的平均回弹量与加载大小呈线性关系，与加载时间呈双曲线关系；冲填土的卸荷回弹存在临界卸荷比，临界卸荷比分别为0.4和0.9。当卸荷比小于0.4时，孔隙比的变化量很小，随着卸荷比的增加，孔隙比变化增大；当卸荷比增加到0.6时，孔隙比呈线性增加；当卸荷比增加到0.9以后，孔隙比几乎不再增加。对试验数据进行分析，获得回弹孔隙比与卸荷比的关系式，利用该式可对卸荷过程中回弹变形进行预测。     

基于大变形的未打穿砂井固结理论研究

 吹填土往往具有含水率高、初始孔隙比大、压缩性大等特点,加固过程中渗透系数、压缩系数及渗流路径都会发生较大变化,加固过程中砂井以下土体在砂井排水通道和真空压力下也会发生固结。基于大变形固结理论,在流动柱体坐标系下,通过建立渗流连续方程,进而推导了能够同时考虑砂井加固层及下卧土层的未打穿砂井大变形固结控制方程,并采用有限差分方法对建立的方程进行了求解。结合黏土渗透压缩模型,利用研究成果对一吹填地基浅层加固工程进行了分析,计算结果与实测结果吻合较好,证明了计算方法的可行性。     

自重湿陷性黄土与单桩负摩阻力离心模型试验

 为研究和分析黄土的湿陷变形性质与桩基的负摩阻力,采用离心模型试验的方法分别对原状自重湿陷性黄土与重塑湿陷性黄土进行模拟浸水试验。试验研究结果表明：原状和重塑湿陷性黄土浸水湿陷过程主要分为3个阶段,即显著湿陷变形阶段、湿陷稳定变形阶段以及水位下降后土体的固结变形阶段。根据试验结果,对于以沉降观测为目的的试验研究中,用重塑黄土代替原状黄土进行离心模型试验模拟其湿陷变形的方法是可行的。进而分析基桩负摩阻力分布规律及中性点位置的变化规律。单桩的负摩阻力分布及中性点位置是一动态变化过程,中性点位置与桩长的比例为0.68～0.82。     

渗透系数变化对一维大变形固结性状的影响

1　前　　言 太沙基的一维固结理论在土力学中占有独特的位置 ,但是 ,实际上土的状态复杂而多变 ,在很多情况下 ,太沙基的假设不能被满足 ,因而其结论也存在不足之处。特别地对于象软粘土和吹填土等 ,当荷载较大、土体变形较大时 ,小变形分析可能会带来难以接受的误差。因此 ,有必要引入大变形固结分析。谢永利[1] 和谢新宇[2 ] 详细综述了国内外学者对软土和吹填土大变形固结特性研究的现状。Ｇｉｂｓｏｎ等[3] 自从提出了饱和土体的一维大变形固结理论后 ,也研究了基于大变形考虑的球体的Ｍａｎｄｅｌ-Ｃｒｙｅｒ效应[4 ,5] 。Ｂｉｏｔ固…     

填土自重固结度及其利用研究--以深圳某工程为例

填土的自重固结度对其利用意义重大,但对深厚填土自重固结度评价一直是个难点,本文以深圳某工程为例,利用固结系数计算、压实指标判定、重型动力触探（N63.5）、先期固结压力等多种手段,对深厚填土自重固结度进行综合判定。     

自重应力作用下饱和粘土的固结变形特性

本文通过离心试验,研究了饱和粘土在考虑土体自重应力作用下的固结变形特性。试验结果表明,离心试验与常规试验相比,两者压缩特性一致,而固结特性差别较大。离心试验求得的固结速率比太沙基固结理论推算的结果要快,而与有限线性应变固结理论推算的结果相一致。从理论和实验两方面说明,常规固结试验中忽略了主体的自重应力水平,用测定的固结系数推算实际较厚软粘土层的固结变形特性,将会过慢的估计固结完成的时间。此外,离心试验比常规试验的固结历时大大缩短,用离心技术可提高固结试验效率。     

饱和软黏土渗透特性及对一维大变形固结影响

 通过室内渗压试验对广州南沙饱和软黏土在不同固结压力和不同渗透压力下的渗透特性进行系统研究,分析影响土体渗透性的各种加卸荷条件;归纳渗透系数与固结压力、渗透系数与孔隙比的经验关系;揭示了软黏土的渗透规律和渗透破坏特征。在试验成果分析基础上,根据大变形固结理论中以位移为控制变量的物质描述方程,进一步研究初始渗透系数对大变形固结的影响以及在软土地基大变形固结计算中考虑压缩系数和渗透系数的非线性的必要性和合理性。     

用离心模型试验研究地铁施工引起的固结沉降

使用离心模型试验技术对深圳地铁大～科区间三孔三线断面施工引起的地表沉降进行了研究，得到了工程竣工18个月后地表沉降的预测值。     

沉积泥沙自重固结系数测试方法研究

Terzaghi理论中的固结系数为定值,应用于沉积泥沙大变形固结计算时存在较大误差,而沉积泥沙固结系数的试验测定仍存在一定困难。沉降柱试验能完整的模拟低浓度泥沙的沉积固结过程,准确获取泥沙沉降过程曲线和沉积层体积分数分布曲线。在此基础上,基于不同阶段泥沙沉降过程控制方程,通过作图方法得到沉降控制方程的拟合参数,得到了随固结过程连续变化的沉积泥沙自重固结系数。根据固结过程中的沉积泥沙渗透系数和体积压缩系数变化规律,同样得到四种不同的固结系数求解方法,并讨论了各影响因素对沉积泥沙自重固结系数的影响趋势。     

基于起始水力坡降的软土一维大变形固结分析

深厚软黏土的大变形特性以及土中渗流存在的起始水力坡降已分别为人们所认识,但能考虑起始水力坡降的深厚软土大变形固结理论报道甚少。假定土的体积压缩系数保持不变,渗透系数与孔隙比为平方关系,在拉格朗日坐标系中建立以超静孔隙水压力为变量考虑起始水力坡降的软土大变形固结问题的控制方程及求解条件。利用有限差分法解决了由起始水力坡降所引起的动边界问题,将很小起始水力坡降下(10-5)的差分解与达西渗流定律下解析解对比,验证了差分数值计算结果的可靠性,从而为解决移动边界问题提供了一种有效方法。最后着重分析了量纲一变量R对固结性状的影响及在大、小应变不同几何假定下固结性状的区别,结果表明:R值的大小会影响渗流前锋的最终位置及移动速度、超静孔压的消散速率。R值越大,渗流前锋的移动速度越慢,土中超静孔压消散越慢,残留于土中而不能消散的超静孔压越大,进而导致土体发生的最终沉降量就越小。大变形几何假定下土中超静孔压的消散速率要比小变形几何假定下快,且固结完成时残留于土中不能消散的超静孔压值要比小变形几何假定下小,故计算得到的地基最终沉降量要比小变形几何假定下的计算值大。     

粉煤灰加固处理吹填泥浆的试验研究

人工吹填造陆技术,为解决我国东南沿海地区经济建设所需陆域不足的问题提出了新思路,但对软土地基进行快速、经济的加固处理也成为急需解决的技术问题。采用粉煤灰作为添加剂,对福建吹填泥浆进行了加固处理,并对加固后吹填土体工程地质性质和微观结构特征进行了研究。研究中发现加固后土体的工程地质性质得到改善,且土体的工程地质性质的改善是与微观结构特征的变化密切相关的。因此,从宏观的工程地质性质到微观结构特征变化都说明粉煤灰作为添加剂加固处理吹填泥浆是可行的,并给出了确定粉煤灰掺入比的建议,从而为吹填土软土地基的加固处理提供了一种更经济的加固手段。     

吹填软土植物垫层真空预压现场试验研究

 针对崇明岛吹填软土地基砂源紧缺、人机进场与施工困难、无法满足农业用地需求等状况,提出采用现场芦苇代替砂垫层进行真空预压地基处理试验研究,并与无垫层真空预压进行对比。通过试验研究发现：由于有垫层与无垫层导致真空预压法的加载规律不同,使得地基土的固结特性与效果也不同。无芦苇垫层时真空度经过主管、塑料排水板,短时间内即加载到土体上,地基前期固结速率比较快,但速率降低也很快,地基沉降达到稳定的时间短、所完成的沉降量小;有芦苇垫层时真空度需经过芦苇垫层的扩散缓慢地加载到土体上,负压荷载加到土体上的历时长,地基前期固结速率比较慢,但速率降低也慢,沉降速率在经历约8 d、沉降量在经历约33 d后才与前者相当,但最终所完成的沉降量却比无垫层时高出约10.4%,地基承载力也略高于无垫层情况。研究结果表明,植物垫层真空预压处理吹填软土地基是可行的,且由于其效果好、成本低,值得在类似工程中推广应用。     

深圳湾新吹填超软土固结系数的试验研究

 采用全自动气压固结仪对深圳湾吹填超软土进行大量的固结试验,通过对试验结果的统计分析及与原状淤泥固结系数的对比研究,得出如下结论：(1) 实际工程中,可近似采用压力范围＜100 kPa内统计样本均值线上、压力范围＞100 kPa内对数函数带形宽度内的固结系数,对此区域吹填淤泥的变形及固结速率进行近似估算;(2) 同区域内吹填淤泥固结系数小于原状淤泥的固结系数,随着固结压力的增加,两者间差异性越来越小,说明吹填淤泥经过超载预压处理后,可以达到与原状淤泥相同的排水固结速率。     

基于GDS固结仪的吹填淤泥非线性渗透性及参数测定

 吹填淤泥具有高含水量、高压缩性、低渗透性等特性,因形成条件与应力历史等不同,表现出与一般软黏土不同的渗透特性,很难利用常规渗透试验仪测定渗透系数。GDS固结仪可克服现有渗透试验仪的缺陷,在吹填淤泥非线性渗透特性研究及参数测定方面具有很大的优势。采用GDS固结仪对深圳前湾吹填淤泥进行固结渗透试验,对软黏土常见的4种渗透系数与孔隙比之间的非线性关系进行回归拟合,获得相应的拟合参数。结果表明：(1) 在6～400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的渗透系数随固结压力的增加呈非线性变化,降低1～2个数量级;(2) 4种渗透系数与孔隙比之间的非线性渗透关系对于深圳前湾吹填淤泥都是适合的,其中渗透系数与孔隙比之间的幂函数关系,拟合程度最好,形式简单,成为吹填淤泥等超软土大变形与非线性固结性状数值分析首选的非线性渗透关系。     

变荷载下双曲线模型修正土体一维固结理论

 假定土体本构关系满足双曲线模型，把利用该模型得出的孔隙比e和有效应力s ¢的双曲线关系应用到一维单层均质地基固结理论的研究中，通过假定土体的初始有效应力沿深度均匀分布和渗透系数的降低与压缩系数的减小成正比，推导出任意荷载作用下一维非线性固结理论的方程。对于所得到的非线性偏微分方程，通过x-s ¢代换化成线性偏微分方程，并按照具体的初始和边界条件采用分离变量法求出土体有效应力s ¢和超静孔隙水压力u的解，由此分别推导出按沉降定义的平均固结度Us和按平均孔隙水压力定义的平均固结度Up的表达式。采用MATLAB语言编制相应的计算程序，结合具体算例与已有的修正非线性固结理论解的结果进行对比来论证本修正的正确性。计算结果表明：固结度随着时间的增长而增长，其增长速率逐渐减小；Us值稍大于Up值；2种修正的计算结果中存在微小的差异，其原因是在推导固结方程时采用了不同的本构模型以及不同的对渗透系数变化规律的假定。     

线性堆载下软黏土一维电渗固结理论与试验分析

 考虑线性堆载下水流和电流的相互作用以及孔隙水压力的消散情况,通过将单向渗流固结过程的普遍方程推广到电渗领域,建立线性堆载下软黏土一维电渗固结方程,并给出阴极排水、阳极不排水和阴阳极都排水2种情况下孔隙水压力和平均固结度的解析解。通过参数和试验分析,研究最大堆载和加载速率对孔隙水压力消散的影响,以及电压对理论固结度和试验固结度的影响,绘制不同最大堆载和加载速率时,单面排水和双面排水下孔隙水压力消散曲线、不同电压下理论固结度和试验固结度变化曲线。结果表明：最大堆载和加载速率越大,孔隙水压力消散得越快,同时最大堆载和加载速率对双面排水的影响要比对单面排水的更大;电源电压越大,理论固结度和试验固结度的增长速度都越快,在相同时间段内试验固结度的变化幅度小于理论固结度的变化幅度。     

回填土地基的强夯大变形分析

强夯过程中 ,夯坑周围土体存在局部大变形现象 ,用无限小变形假定将无法消除刚体位移的影响 ,必须采用大变形理论分析强夯加固机理。在强夯计算模型中 ,运用改进人工边界法来模拟波在人工边界上的传播。为了保证模型的网格稳定 ,计算程序中增加了液化单元分析。最后给出一个工程实例 ,验证了本文编制的大变形有限元程序。     

修正广义Kelvin蠕变固结模型研究

软土变形的时效特性产生于蠕变和固结,但蠕变和固结基于不同的变形机制,因此研究蠕变固结耦合效应的计算模型对于软土工程来说是十分重要的。采用将非线性本构模型和Biot固结模型耦合的方法,建立修正的广义Kelvin蠕变固结模型,即非线性弹-黏弹固结模型。首先,根据软土室内试验成果分析变形机制和应变随应力和时间的变化规律,找到函数拟合关系;其次,将Duncan模型和修正的广义Kelvin模型相结合,建立描述上述函数拟合关系的本构模型。然后,将该本构模型代入Biot固结理论的平衡方程,并提出基于非线性变形特征的蠕变固结模型。该模型共有14个模型参数,包括8个Duncan参数,均可通过常规三轴试验确定。通过一个实际工程的计算,完成该模型的计算流程,并对计算结果进行分析和比较,验证所建模型的有效性,探讨软土蠕变对地基中孔隙水压力及应力水平的影响,在此基础上获得一些有益的结论。研究结果表明,采用修正的广义Kelvin蠕变固结模型进行软土变形特性分析是一种合理的方法,具有模型机制明确、参数确定方法简单的优点。另外,虽然蠕变和固结都会给工程带来工后沉降问题,但两者对工程的影响是不一样的,改善地基的排水条件可弱化蠕变效应并提高工程的安全度。