污染场地测试评价与处理技术

针对中国工业污染场地开发利用的岩土工程关键问题,全面总结了笔者及其课题组多年来的研究成果。主要包括5个方面:(1)污染场地土体工程性质变化基本规律和污染场地分类评价方法,阐明了重金属污染土和有机污染土的基本物理力学特性,在总结国内外已有污染场地风险评价和工程分类的基础上,提出了基于层次分析原理的污染场地指数分类法;(2)基于多功能孔压静力触探(CPTU)的污染场地原位测试方法,包括污染土的电阻率基本特征,基于电阻率CPTU的污染场地原位测试方法,基于CPTU的污染场地水力传导参数测试评价方法;(3)重金属污染场地固化/稳定化处理技术,揭示了重金属污染土固化/稳定化机理,阐明了水泥系固化剂固化/稳定重金属污染土的有效性与不足,提出了磷酸盐系固化剂和碱激发矿渣固化剂固化/稳定高浓度重金属污染土的方法,从工程与环境安全二方面提出了固化/稳定法的施工工艺;(4)有机污染场地曝气法处理技术,采用研发的一维二维曝气模拟装置,揭示了曝气法修复有机污染场地的气相运动规律、修复机理与效果,建立了基于集总参数的污染物去除效果评价方法,提出了曝气法工艺设计方法;(5)污染场地竖向隔离技术,提出了土–膨润土系竖向隔离墙材料设计关键参数确定方法,揭示了土–膨润土系竖向隔离墙的长期防渗防污性能和化学相容性特征,比较了隔离施工技术的特点,对SMC工法的效果进行了分析评价。研究成果对中国污染场地再开发利用和城市可持续发展具有重要意义。     

基于模糊理论大跨浅埋公路隧道施工风险评估

鉴于大跨浅埋公路隧道施工风险评估的模糊属性,采用模糊数学方法定量化处理施工风险估计中的定性问题。建立了茅山隧道施工风险多层次模糊综合评价数学模型,运用模糊理论对专家给出的茅山隧道施工各项风险因素的概率等级和损失等级隶属度进行统计分析,得到了各因素的概率及损失估计结果。基于R=P×C模型考虑了风险因素发生概率及损失对风险评估的影响,得到各风险因素、基本风险事件的风险等级,确定茅山隧道施工的安全风险、环境影响风险及整体风险等级为四级,应采取有效的风险控制措施应对。研究表明,模糊理论解决了风险评估中的模糊性及量化问题,可作为评估大跨浅埋公路隧道施工阶段风险的有效模型。     

基于电阻率静力触探的海相黏土成因特性分析

土的电阻率是表征土体导电性的基本参数,也是反映土体固有物性的一个综合性指标。众所周知,土的电阻率影响因素较多,因此电阻率随深度的变化可以反映出土体的许多性状。电阻率静力触探(RCPT)作为一种新型的原位测试技术,除可测锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力以外,还可以同时测试土的电阻率。首先简要介绍了RCPT测试技术,采用电阻率静力触探(RCPT)在连云港海相黏土场地进行了试验,得到土的原位电阻率测试值。结合连云港海相黏土的室内物理化学分析试验,研究了其矿物成分、沉积化学特征,分析了该海相软黏土的电阻率指标与矿物成分、离子含量、胶结特性和氧化环境间的关系。分析表明:基于RCPT测试成果是可以充分反映出连云港海相黏土的成因特性的。     

隧道爆破振动对上方居民楼震害分析

为了保证房屋安全,对地表和居民楼进行了监测,以便及时调整爆破参数。结合房屋的破坏特点与监测数据进行了分析,研究表明:隧道爆破引起地表和房屋的振动速度和频率存在差异,随着高度变化房屋振动随之减小。对爆破振动的衰减规律和房屋的响应特征进行了总结分析,得出破坏的原因是:微差爆破时间过短,波形有重叠放大现象;自振频率和爆破频率接近,有共振现象;空洞效应放大了振速;房屋年代久远。最后提出了减振的对策,对爆破有较好的控制。     

变径双向水泥土搅拌桩施工技术

为了有效处理软土层位于中间的多层软弱地基,开发了中间桩体直径扩大的变径双向水泥土搅拌桩,并通过现场试桩施工及检测,介绍了变径双向水泥土搅拌桩的施工原理、机械设备、施工工艺和桩身质量检测结果。现场试桩结果表明所提的变径水泥土搅拌桩施工工艺是合适的,能形成中间截面扩大的新型搅拌桩。由于采用了双向搅拌工艺,保证了水泥掺量,提高了搅拌均匀性,变径双向水泥土搅拌桩的桩身强度大大高于常规水泥土搅拌桩。变径双向水泥土搅拌桩的研发丰富了水泥土搅拌桩处理软弱地基的形式,能经济、有效地对中间软土层的多层地基进行针对性地的处理,具有很好的应用前景。     

小变形下考虑摩擦效应的桩基水平承载分析方法

当前我国各类大型工程建设对桩基设计提出了更高的要求,桩基水平承载计算是一个突出问题。从传统水平受荷桩分析方法入手,推导考虑侧壁摩擦力的桩基水平承载挠曲微分方程,提出小变形下考虑摩擦效应的桩基水平承载计算方法(fm法)。编制相应的分析程序,通过算例验证方法的正确性和有效性。进一步比较传统m法与本文fm法的异同,并深入探讨尺寸效应对桩基水平承载的影响,可供工程参考。     

氧化镁活性对碳化固化效果影响研究

碳化固化技术是近年来提出的一种低碳搅拌处理软弱土创新技术。该技术先采用Mg O水泥与土进行搅拌,再利用CO2对之进行碳化,以达到快速提高强度的目的。针对Mg O活性对碳化固化的影响规律进行了室内试验研究,并分析了其微观机理。结果表明:试样能在3~6 h内完成大部分碳化,碳化24 h后达到稳定,氧化镁活性对碳化固化效果有显著影响,具体表现为氧化镁活性越高,试样碳化后碳化度越高、碳化产物越多、孔隙体积越小、微观结构越密实;试样碳化后体积明显增长,但氧化镁活性对体积变化影响不大,3种氧化镁试样体积膨胀均为16%左右;氧化镁活性越高试样强度越大,高活性氧化镁试样碳化6 h的强度可达标准养护28 d水泥土强度,稳定强度达到2.5 MPa,而低活性氧化镁试样强度仅为0.5 MPa;试样碳化稳定后高活性试样p H值为9.6,低活性试样p H值为9.0,均低于水泥土p H值。     

钉形搅拌桩复合地基承载力特性

为了研究钉形搅拌桩复合地基的承载特性,通过现场复合地基荷载试验对比分析了钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的承载力与桩土应力比,以三维数值模拟分析了设计参数对钉形搅拌桩复合地基承载力的影响,并探讨了钉形搅拌桩复合地基承载力计算方法。现场试验结果表明：钉形搅拌桩在节省水泥用量和施工时间的同时,取得了比常规搅拌桩更高的复合地基承载力,显示出很好的加固效果和经济效益。数值模拟结果表明：钉形搅拌桩复合地基承载力随着扩大头高度增加或桩间距减小而增大,随扩大头直径或桩长先增大后不变,即从复合地基承载力角度存在最优扩大头直径和桩长。钉形搅拌桩单桩承载力包括了扩大头下部土体的贡献,故可以将钉形搅拌桩等效为直径为扩大头直径的常规截面搅拌桩,按照桩、土复合的方法进行复合地基承载力计算,计算实例表明该方法计算的钉形搅拌桩复合地基承载力与现场荷载试验的结果比较接近。     

地下增层工程中既有结构变形控制技术研究

既有建筑物地下室增设工程中,施工会造成既有结构不均匀沉降、倾斜、甚至产生裂缝,影响既有结构的安全和正常使用。针对中国工商银行某办公楼地下增层这一工程案例,结合对既有建筑结构形式、现场周边环境、施工条件以及作业空间的调研,提出了锚杆静压桩托换变形控制技术。为了确保在地下增层过程中既有建筑的安全性,采用考虑桩-土-结构共同作用的分析方法,对施工过程进行三维数值模拟分析,确定合理的托换桩长和桩截面。现场监测结果表明,施工过程中既有结构的沉降变形与计算结果吻合较好,说明本工程的变形控制技术制定合理、施工措施得当,结构处于安全范围之内。     

真空荷载作用下劈裂效果分析

采用自行研制的模型试验装置进行不同喷气压力和有无真空作用下土体的气压劈裂室内模型试验,研究真空荷载对土体劈裂效果的影响。试验结果表明,气压劈裂使土体产生裂隙,裂隙集中于喷气口深度处,裂隙使得超静孔隙水压力呈三阶段规律,即孔压骤升并产生裂隙阶段、停止喷气后孔压迅速消散阶段和缓慢消散阶段。对比不同喷气压力和有无真空作用下气压劈裂试验结果发现,超静孔压峰值随着喷气压力的增大而增大,真空荷载使得超静孔压峰值变小;裂隙排水时间随着喷气压力增大而增大,为20~30 min,裂隙排水约占超静孔压峰值的70%,真空荷载加快超静孔压消散速率;抽真空过程中喷气劈裂应采用低压短时脉冲方式。