黄河口快速沉积海床土固结过程研究

黄河高含沙量，水体在弱潮陆相河口入海时，80％泥沙在河口附近快速堆积。目前，黄河口快速沉积物的固结过程尚不清楚。在黄河刁口流路三角洲叶瓣潮坪上，现场取土配置黄河口快速沉积形成的流体状堆积物，研究快速沉积的粉质土海床固结过程。利用静力触探、十字板剪切试验、孔隙水压力监测等原位土工测试手段，实时测定快速沉积的海床土强度变化和孔隙水压力消散过程。研究发现：黄河口快速沉积的粉质土固结速度很快，超静孔隙水压力消散比理论计算值快；正常固结完成后，强度随时间的发展依然不断增加，沿深度方向则发生非均匀增长，呈现与原状土体类似的似超固结状态。该固结状态的形成主要受胶结作用和沉积环境的影响。     

水动力作用对黄河口沉积物强度影响的现场试验研究

通过现场原位观测试验,研究波浪、潮流水动力作用对快速堆积的黄河口沉积物固结强度的影响。在黄河三角洲刁口叶瓣潮坪上,开挖2 m×1 m×1 m的试坑,现场取土配置流状堆积物,以铁板部分覆盖试坑隔绝波浪和潮流作用,利用微型贯入、静力触探、十字板剪切试验、孔隙水压力监测等原位测试手段,实时测定快速沉积的海床土强度发展以及孔隙水压力消散情况,研究快速沉积的粉质海床土分别在自重条件下以及在波浪和潮波等水动力作用下的固结过程。研究发现:海床土固结速度很快,自重作用下固结度72 h内达到37%,142 h左右孔隙水压力消散完毕,水动力作用下固结度72 h内达到52%,195 h左右孔隙水压力消散完毕;在沉积物固结过程中,水动力作用在固结初始阶段具有决定性作用,对沉积物强度的改变最大可为自重固结作用的5倍,随深度延伸水动力作用逐渐降低;随着固结过程的延续,表层沉积物在水动力作用下强度增加的趋势逐渐减缓,50 cm以下深度沉积物在水动力作用下强度逐渐降低,使得快速沉积粉质土强度逐渐沿深度出现非均匀变化,并且逐渐形成硬壳层。研究结果对了解水动力在沉积物固结中的作用具有借鉴意义。对于不同水动力在沉积物固结中的作用尚需进一步的研究。     

波浪作用下海床土体强度非均匀化数值分析

波浪在传播的过程中,产生的附加应力会使海床土体强度沿深度产生非均匀性变化。利用Biot固结理论,分析了波浪作用下海床土体的体积应变随深度分布情况,在此过程中考虑了土体的渗透系数、剪切模量、海床厚度、波浪周期和水深对海床土体的体积应变的影响。分析结果表明:对于无限厚度的粉质海床,波浪作用下在0.12个波长深度处有强度硬层存在;当沉积物的厚度小于0.5个波长时,波浪引起的强度硬层位于海床表面,当沉积物的厚度大于0.5个波长时,波浪引起的强度硬层所处的深度随着海床厚度的增加而增加;波浪引起的土体强度随着土体的剪切模量、水深、波浪周期及其渗透系数的影响在深度上呈现明显的非均匀变化。     

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。     

固结作用下非均质隔离墙中污染物二维运移规律研究

土-膨润土隔离墙广泛应用于污染场地管控和修复工程.在隔离墙自重和侧向土压力的作用下,墙体沿深度方向呈现非均质性.基于双向固结理论,建立了非均质隔离墙-含水层系统中污染物二维运移模型.模型采用高斯函数表征污染源局部非均匀分布,并考虑了屏障系统中污染物对流—弥散—吸附—降解耦合运移过程.结合边界条件和层间连续性条件,选用大...     

水泥搅拌桩施工扰动模拟

进行地基处理时容易对土体产生施工扰动,土体结构破坏,引起土体强度降低,对工程产生不利影响。本文采用有限元方法,对桩周土体采用剑桥模型,进行了水泥搅拌桩施工过程模拟,得出了施工引起的超静孔压分布和消散规律:随着深度的增加,超孔压的峰值呈现递增趋势,并且离桩心越近,不同深度间超孔压峰值相差越大。施工结束后超孔隙水压力即开始消散,固结1d已消散了80%～90%,固结9d,超孔隙水压力基本消散。超孔隙水压力沿径向呈指数形式迅速衰减,随着深度的增加,影响深度也逐渐增大。     

孔隙水压力消散程度及地基承载力与固结度的关系探讨

根据某电厂真空-堆载联合预压地基处理工程中实际监测的孔隙水压力,推算出土体的固结度;再根据静力触探检测的地基承载力结果和钻孔取土的三轴试验数据计算,验证了该固结度计算的准确性.提出了固结度沿地基土深度方向的变化规律与孔隙水压力消散程度的关系,建议固结度采用沿深度方向加权计算的方法,以更确切地反映土体的固结度.     

波浪对黄河水下三角洲浅表沉积物非均匀改造过程监测与机制研究

 黄河水下三角洲浅表沉积物的空间非均匀性导致了一些地质灾害的发生。为揭示非均匀化形成机制,在实验室模拟波浪对粉土体作用过程并实时监测土体强度、孔压和粒径组分变化。监测结果显示土性非均匀变化和强浪后期改造作用直接相关。强浪作用导致沉积物液化后,细粒物质向上迁移引起垂向非均匀变化的同时,一定深度位置还会出现强度和粒径非均匀体。在三角洲潮滩上原位模拟波浪循环荷载作用,利用电阻率测试等技术监测的土体状态变化特征进一步表明：除垂向迁移过程外,深部液化区细粒物质还会发生横向迁移;两个变化过程共同对浅表沉积物进行非均匀改造。波致超孔隙水压力急剧增大是造成物质迁移的主动力,波浪剪切作用造成的土颗粒横向位移对迁移起促进作用。研究还同时发现波浪作用过程中液化区下部始终有稳定层存在。     

结构性海积软土强度与变形时效特性试验研究

以天津地区海积软土为研究对象,在不同固结压力、不同固结时间作用下开展分别加载的一维固结试验,对固结后的原状样与相应重塑样进行微型十字板剪切测试,分析海积软土强度和变形特性受固结压力、固结时间及结构性等因素的影响。试验结果表明:天津海积软土在短时间固结作用下,强度和变形时效特性表现明显,且受结构性影响显著;在长时间固结作用下,土的强度和变形随固结压力和固结时间均呈衰减型增长,结构性对其影响程度随时间增长在减小;长期强度与土的初始强度、固结压力和时间有关,随土的初始强度和固结压力的增大而增大,而强度随时间增长达到最大值后又随之降低。     

输沙入海解黄河改道之忧

黄河流路能否稳定、怎样稳定的问题不仅关系到黄河三角洲经济、社会的长久发展，而且黄河稳定百年产生数订亿元的减灾效益，其创造的稳定发展环境将为我国最后一个待开发的三角洲在21世纪的建设和发展带来难以估量的经济和社会效益。山东省东营市黄河口泥沙研究所、黄河口治理研究所日前完成的“延长黄河口清水沟流路行水年限的研究”发现，利用海洋动力输送黄河泥沙，同时采取河、海同步治理等工程措施，可将沉积在黄河尾闾及口门的泥沙部分输入深海，从而解决因黄河口淤沙阻碍河水入海而导致的黄河河道水流流路摆动问题，这一研究为黄河三角洲开发建设和黄河下游的长治久安提供了技术支持。     

黄河口沉积物固结过程电阻率监测研究

在现代黄河口采集沉积物,通过室内土样真空预压装置使沉积物固结,利用高密度电阻率仪监测沉积物固结过程中电阻率的变化;利用孔隙水压力监测、十字板剪切测试与微型贯入测试等测试手段,实时测定固结沉积物的孔压和不排水抗剪切强及贯入强度的变化;并定期取土样进行常规土工试验和室内固结试验。研究结果表明,黄河口沉积物在固结过程中土体电阻率大小同固结程度密切相关,固结过程中影响黄河口饱和粉土电阻率的主要因素为孔隙率;黄河口饱和粉土的电阻率与土体物理力学指标之间存在良好的相关性,通过电阻率测定可以有效估算土体各项固结指标,本研究为海床沉积物固结过程的原位监测提供了一条新途径。     

水动力作用对黄河水下三角洲粉质土微结构改造研究

选取黄河三角洲潮坪上初始沉积物相同 ,后期经历的水动力作用具有显著差异的地点 ,钻探采集原状土样 ,进行微结构扫描电镜观测分析 ,研究水动力作用对黄河水下三角洲沉积物微结构改造。发现水动力作用对已有海床沉积物微细结构的显著改造 ,包括细粒物质的分布与存在形式 ;颗粒的均匀性 ;颗粒的形状及排列的定向性。上述微结构的变化机理尚不清楚 ,可能与波浪作用导致的黄河口粉土非均匀液化和触变有关     

黄河冲洪积土强夯作用下孔隙水压力增长与消散规律

黄河下游冲洪积土以粉土和粉质粘土为主，在夯击能作用下孔隙水压力表现出不同的增长与消散规律。以粉土为主时孔隙水压力增长与消散速度都比较快，适合用强夯的工法进行加固；以粉质粘土为主时，孔隙水压力的增长与消散速度相对较慢，在应用强夯法时，应考虑用低能量、长间歇时间的方法。     

黄泛区软弱夹层结构地基强夯现场试验

为探究黄泛区软弱夹层地层条件下强夯加固效果,采用4种不同的夯击能在鲁西黄泛平原区进行现场试验,研究了强夯过程中软弱夹层的夯沉量、超孔隙水压力以及强夯前后地基承载力、土质力学性质变化规律。结果表明:超孔隙水压力消散速率非常快,24 h后超孔隙水压力消散90%;强夯加固效果显著,地基承载力最大可提高80%;选择单夯1 800 kN·m夯击能加固经济合理,夯后土体物理性质明显提高;对于黄泛区含有软弱夹层地层结构,可用超孔隙水压力为自重应力10%估算强夯有效加固深度,有效加固深度约为7 m;对比不同夯击能下Menard加固深度公式,在一般夯击能条件下,实际加固深度与Menard加固深度较为接近,在较大夯击能下,Menard公式并不适用;所得结论对该区域地基加固有一定的指导作用。     

黄河三角洲细粒土微振液化分析

在黄河口潮坪选择典型研究区,利用现场原位对其循环荷载试验,通过实时孔压监测、静力触探试验、十字板剪切试验及原状样土工试验对比,研究了在循环荷载作用下黄河三角洲地区饱和细粒土的动力响应过程、土体比贯入阻力、峰值强度、残余强度和灵敏度的变化以及孔隙水压力和液化发生层的变化对黄河口粉质土液化过程的影响。研究结果表明:循环荷载作用使土体对能量吸收特性的变化、孔压的响应与振动导致的土体结构性变化有密切的关系;循环荷载作用导致黄河三角洲地区粉质土液化主要发生在硬壳层;随着荷载循环次数增加,液化发生层的深度向深部扩展;循环荷载作用使土体的物性指标变化趋势因深度的不同而具明显的差异性。     

现代黄河三角洲粉质类土承载力确定

现代黄河三角洲粉质类土,是指1855年黄河改道以来注入渤海快速堆积的细粒沉积物,目前覆盖面积约5000 km2,主要分布于山东省东营市胜利油田所在地。选定4个研究场区地基土,进行现场系列原位土工试验,即平板载荷试验、螺旋板载荷试验、扁铲侧胀试验、标准贯入试验、静力触探试验;结合室内土工试验,分析研究黄河口新近快速堆积的细粒沉积物承载力特征值;系统比较各种试验手段确定的承载力特征值差异;以载荷试验确定的承载力特征值为标准,建立比贯入阻力Ps、标准贯入击数N、含水量w和孔隙比e与承载力特征值fk间的回归方程,为现代黄河三角洲地区粉质类土地基承载力特征值确定提供科学依据。