一种确定先期固结压力的数值计算方法

Casagrande法为土体先期固结压力计算的作图法,其关键步骤之一在于压缩曲线后半段的拟合。鉴于传统作图法的复杂、作图比例不易把握等问题,基于MATLAB编写了先期固结压力的数值计算程序。在分析该模型在压缩曲线处理上不足的基础上,考虑土样扰动因素引入一个新的试验点,提出改进的先期固结压力数值计算方法。研究表明:土样室内固结试验应做中高压固结试验,压力一般应到1 600～3 200 kPa;对中高压固结的试验数据,新的计算方法能获得更加接近实际的先期固结压力,获得更好的结果。     

泥炭土的固结特性试验研究

沉降量大且沉降持续时间长是修建在泥炭土地基上的工程所面临的主要问题,而目前国内外学者对泥炭土固结特性的研究结果不尽一致。鉴于此,本文以云南某高速公路泥炭土路段为依托,参照一般土体的室内土工试验方法,对不同有机质含量的泥炭土进行了基本性质试验和一维蠕变试验。结果表明:有机质含量越高,泥炭土的次固结变形量越大。强泥炭质土和泥炭在不同压力下主固结完成时间较短,且基本不受固结压力的影响,这与淤泥质土的相应规律有较大差别。此外,先期固结压力对强泥炭质土和泥炭的次固结沉降速率有很大的影响,而且当荷载大于先期固结压力时,按照一般土体的试验方法进行一维固结试验所得强泥炭质土、泥炭的e-lgt曲线未出现反弯点。弱泥炭质土可参照一般软粘土的方法用e-lgt曲线确定次固结系数,其次固结系数随压力的变化规律与一般软土的变化规律一致,即次固结系数随固结压力先增大后减小。     

海底软土工程地质评价浅析

本文通过对钦州湾填海形成的海底软粘土模拟现场加荷条件试验,重点分析推算了在大面积堆压下,土的压缩性能,长期堆压下地基的固结沉降量,在填土作用及分级荷载下海底软粘土的侧向变形、侧压力、土体的流变性、稳定性。     

温州超固结软黏土次固结试验研究

为研究超固结比对软黏土次固结特性的影响,对温州正常固结和超固结软黏土开展长期一维压缩试验,系统性研究先期固结压力、超固结比等因素对次固结变形和次固结系数的影响。试验结果表明:先期固结压力对软黏土固结变形发展曲线有显著影响,固结压力小于先期固结压力时,曲线变化较小,接近直线,此时次固结系数随固结压力增长较快;当固结压力超过先期固结压力后,曲线变化明显,呈三段式发展,次固结系数随固结压力的增大略有减小,最后趋向某一稳定值。软黏土的次固结系数随超固结比的增大而减小,通过试验结果分析得到了次固结系数随超固结比变化的计算式。次固结变形随时间的变化在双对数坐标下近似为直线关系,基于此建立了次固结变形累积方程。     

关于土工试验规范的思考——以三轴CD和高压固结试验为例

工程勘察建设中采用土工试验规范指导岩土体测试,但有些试验方案的设计考虑得并不全面,一些处于特殊状态下的土体,需对其测试数据进一步分析,从而获得合适的参数。通过试验研究、数据分析,发现三轴固结排水试验(CD)采用质量差计算排水量大于固结阶段理论排水量,将导致破坏时的最大主应力偏大。随着围压的增加,最大主应力误差增大,建议CD试验固结排水量等于土体质量损失计算出的排水量减去剪切排水量;高压固结试验可获得土体的先期固结压力,对于深层土,需要更大压力下的数据提供曲线的直线部分,数据量的多少也会影响e-lgp曲线的拟合形态。通过层层嵌套式拟合土体稳定变形量随固结压力变化趋势,预测大于3 200 kPa压力段土体的稳定变形量,再结合卡萨格兰德法,为传统试验室配备高压固结仪确定深部土体先期固结压力提供了新的方法。     

上海粘土的准超压密特性

室内试验成果表明,上海粘土的准先期固结压力较天然有效上复压力大得多。本文根据临界状态原理来讨论准先期固结压力对土特性的影响。通过室内三轴试验测定出上海粘土的正常固结线、临界状态线及天然强度线,并给出各线的表达式。从土的固结、强度、应力-应变关系及孔隙压力的变化规律说明天然地基具有轻度的准超压密特性。最后,我们认为在进行此类地基的沉降计算及稳定分析时,应考虑准先期固结压力的作用,以提高设计水平。     

软土的单向压缩的应力应变关系研究

本文根据土体的压缩试验曲线,给出先期固结应力的简化计算方法,避免了图解法确定中目测曲线的最大曲率点的困难,由此确定的前期固结压力一般为其下限值;另外,从土中任意一点任意时刻的一维变形出发,推导土体竖向应变(一维变形情况)与有效应力的关系式。     

软土结构性对土体力学特性的影响

天然软土大多具有结构性,对天津附近软土进行了高压固结试验,探讨了软土结构性对土体力学特性、压缩曲线和土体变形的影响。结果表明:在相同固结压力下,重塑土的竖向变形量大于原状土的竖向变形量,原状土的先期固结压力大于重塑土的先期固结压力,原状土的压缩模量大于重塑土的压缩模量,原状土的压缩系数小于重塑土的压缩系数,压缩模量、压缩系数和固结压力均满足乘幂关系。该软土的灵敏度为5,按土的结构性分类等级为灵敏。     

基于分段曲线拟合的先期固结压力数值模型

针对采用单一函数拟合e-lgp曲线求解先期固结压力的不足,提出了一种基于分段曲线拟合的先期固结压力数值模型。依据最小二乘法原理,采用4次多项式和直线拟合分段拟合e-lgp曲线的曲线段和末端直线段,并用Matlab编程以图形化形式求解先期固结压力。工程实例分析验证了该模型计算可靠,拟合精度较高,可为实际工程的先期固结压力求解提供参考。     

软粘土抗剪强度参数试验研究

从软粘土的抗剪强度参数试验出发 ,一方面通过三轴UU剪切试验 ,得出了试样饱和度对软粘土抗剪强度参数的影响关系 ;另一方面通过大量的固结快剪试验 ,得出软粘土在不同先期固结压力Pc、不同固结度U下的强度变化规律。可为在软粘土上的工程设计和稳定性分析提供依据     

中低压缩性土地区桩承式加筋路堤现场试验研究

将桩承式加筋路堤技术应用于中低压缩性土地区高速铁路桥台和涵洞之间填方路基的处理,通过逐渐改变CFG桩桩长形成刚度均匀变化的地基加固区,严格控制线路纵向差异沉降。通过现场试验对桥台、涵顶和路基中心地基沉降进行了长期观测,同时对桩承式加筋路堤桩间土沉降、孔隙水压力、格栅上下表面土压力和格栅变形进行了长期监测分析。研究结果表明:桩承式加筋路堤可有效减小中低压缩性土地基沉降,总沉降小且很快趋于稳定;桩承式加筋路堤通过土拱效应和张拉膜效应将路堤荷载向桩帽传递,格栅下桩土应力比明显高于格栅上,张拉膜效应明显,格栅上桩土应力比接近1.0,土拱效应较弱;格栅在路肩处发挥的作用强于线路中心处。     

交通荷载作用下黄河三角洲低液限粉土地基累积沉降规律研究

低液限粉土在黄河三角洲分布非常广泛,属液化土,在交通荷载反复作用下地基会产生很大的累积沉降,但目前对粉土地基累积沉降规律研究很少。为此,研发一套适于研究地基累积沉降的落锤式交通荷载模拟装置,通过改变锤的落距等参数能够实现对不同车载的模拟。用该装置对黄河三角洲低液限粉土地基累积沉降进行现场模拟,同时基于Chai-Miura土体累积变形模型对累积沉降进行数值计算与分析,并与试验结果进行比较。现场试验结果表明:累积沉降和超静孔隙水压力基本上均随作用次数增大先快速增大,然后逐渐趋于稳定,而且均随交通荷载的增大而增大;随着加载次数增大,地基会出现翻浆冒泥现象;加载完毕后沉降和孔压均在初期变化较快,随后逐渐变缓。累积沉降的计算结果与试验结果总的来说符合较好,但在交通荷载作用初期,计算结果偏大,这是因为Chai-Miura模型是由不排水试验得到的,而实际地基在车载作用过程中始终处于部分排水状态。     

应用土工格室处治路基不均匀沉降

在分析路基不均匀沉降成因的基础上,通过对现有路基不均匀沉降处治措施的分析与评价,提出了土工格室处治路基不均匀沉降的方法,研究表明,土工格室复合体限制了周围土体的侧向变形,减小了路堤本身的压缩变形,是处治路基不均匀沉降的一种有效方法.     

西安黄土基床系数变化规律及其测试方法的相关性分析

为确立西安黄土基床系数的取值范围和经验公式,根据西安地铁采用K_(30)平板载荷试验测得的基床系数资料,归纳西安黄土基床系数的范围及其随深度的变化规律,对比分析K_(30)平板载荷试验、旁压试验、标贯试验及室内固结试验的基床系数测试结果,探讨K_(30)平板载荷试验与其他试验方法间的相关关系。结果表明:在新黄土、古土壤及老黄土地层中基床系数随深度增加总体呈增大趋势,在黄土状土地层中基床系数随深度增加变化规律不明显;西安黄土的水平基床系数K_x以小于垂直基床系数K_v为主,K_x/K_v比值呈现正态分布,且约占试验数据总数81%的K_x/K_v比值分布在0.5~1.0范围;由K_(30)平板载荷试验测得的基床系数与旁压模量、标贯击数均近似呈线性关系,与压缩模量及压缩系数近似呈二元幂函数关系。这些结果可供西安地区隧道、基坑工程的勘察设计参考使用。     

One-dimensional consolidation of over-consolidated soil under time-dependent loading

The problem of one-dimensional consolidation of over-consolidated saturated soil under time-dependent loading was studied based on semi-analytical method. The relevant computer code was developed by FORTRAN programming, and one-dimensional consolidation behavior of over-consolidated soil was investigated. It is shown that, unlike this described by traditional Terzaghi’s consolidation theory, the rate of excess pore water pressure dissipation is different from that of settlement developing. The magnitude of load and that of pre-consolidation pressure as well as the loading rate has all significant influence on consolidation. With the increasing of pre-consolidation pressure and loading rate, the rate of consolidation increases correspondingly. However, an increase in load will slow down the consolidation rate.     

One-dimensional consolidation of over-consolidated soil under time-dependent loading

The problem of one-dimensional consolidation of over-consolidated saturated soil under time-dependent loading was studied based on semi-analytical method. The relevant computer code was developed by FORTRAN programming, and one-dimensional consolidation behavior of over-consolidated soil was investigated. It is shown that, unlike this described by traditional Terzaghi’s consolidation theory, the rate of excess pore water pressure dissipation is different from that of settlement developing. The magnitude of load and that of pre-consolidation pressure as well as the loading rate has all significant influence on consolidation. With the increasing of pre-consolidation pressure and loading rate, the rate of consolidation increases correspondingly. However, an increase in load will slow down the consolidation rate.     

水泥搅拌桩在市政道路加固桥头软基的应用

软土地基处理的目的是为了提高地基强度,保证地基稳定,以降低软弱土的压缩性,从而减小基础的沉降。在市政道路桥头部位应用水泥搅拌桩进行软基处理,将极大地缩小桥台和其连接处道路的沉降差异。本文结合具体的工程实例,阐述了水泥搅拌桩在市政道路桥头软基处理中的应用。     

车载下地基差异沉降对地铁隧道结构的影响分析

当地铁隧道地基存在差异沉降时,轨面在车载作用下会产生相应的不平顺,进而影响乘车的舒适度和行车的安全性。将地基视为弹性半空间,采用余弦函数模拟地基差异沉降槽,基于既有二系悬挂的车辆模型,建立车-轨-隧道-地基耦合模型,分析不同车速、差异沉降值、轨道-地基条件的组合情况下,钢轨支撑反力和隧道下卧土体竖向位移的变化规律。结果表明:随沉降槽深及车速的增加,轨下支撑反力及隧道下卧土体的变形显著增加,且随车速及轨下支撑刚度增大,沉降槽的影响也愈加明显;隧道结构及下卧土体变形随土质条件变化趋势受沉降槽深的影响较小。     

生物酶改良膨胀土的压缩特性

为探究生物酶改良膨胀土压缩特性,通过一维固结试验,研究了生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体孔隙比、压缩系数、单位沉降量与荷载变化规律。探讨了固结压力对生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体压缩特性的影响。试验结果表明:生物酶、石灰、水泥改良膨胀土表现出不同的压缩性,主要反映在压缩曲线与压缩系数上;掺生物酶、石灰、水泥都能改善膨胀土的压缩性,其中,生物酶配比为1∶300改良膨胀土的压缩性最小;改良膨胀土的单位沉降量与荷载的关系可用幂函数来表示:si=bpai。     

公路新建和扩建全过程力学响应数值分析

考虑公路扩建工程中新、老路修建历史的差异,建立了软土地区公路新建和扩建全过程力学响应分析的平面非线性有限元模型。对新、老路软基未加固和搅拌桩加固的4种地基加固方式下新、老路面对差异沉降的力学响应进行了数值模拟分析。计算结果表明,拓宽前老路基顶面沉降呈“盆形”分布。新路基荷载下老路中心处发生回弹。老路软基搅拌桩加固时老路基顶面沉降由“盆形”分布逐渐发展为“倒钟形”分布。新、老路软基均未加固时面层顶部的最大水平拉应力最大,新、老路软基均搅拌桩加固时面层顶部的最大水平拉应力最小。老路软基搅拌桩加固时新路面层顶部受拉,其余3种地基加固方式下新路面层顶部受压。