交通荷载作用后粉质黏土不排水强度特性试验研究

利用动三轴仪,对京津高速铁路沿线典型的饱和粉质黏土经历交通荷载长期作用前后的强度进行对比试验,研究排水条件、施工扰动及超固结等因素对土体振后不排水强度的影响.研究结果表明:长期交通荷载作用下产生的累积轴向应变和孔压均可作为试样结构破坏程度的表征,且存在临界值.当应变或孔压超过其临界值时,振后强度会发生衰减.若施工扰动破坏了土体天然结构性,两者的临界值均将大大降低,地基振后强度均发生衰减,且衰减程度也比天然地基大.地基中存在良好的排水途径将有效提高正常固结地基振后承载能力;交通荷载的往复作用及排水条件对预压处理后的超固结地基强度影响较小.     

地基不均匀沉降时埋地管涵纵向力学模型探讨

地基不均匀沉降是影响埋地管涵纵向力学性状的主要因素之一。针对Winkler地基模型的缺陷,采用Pasternak双参数地基模型建立了较为合理的考虑地基差异沉降的埋地管涵纵向力学模型,得到了沉陷区埋地管涵的挠曲线表达式,进而对埋地管涵的纵向力学性状要素进行分析,表明管涵结构的挠度、转角、弯矩、剪力均在差异沉降处有突变,且各要素受不均匀沉降的影响范围有限。     

土体K_0加卸载过程中水平应力变化研究

采用JCY型K0固结仪,对不同密实度的砂土、饱和粉土和饱和粉质黏土进行K0加卸载试验,采用K0加卸载模型对土体加卸载过程中的水平应力σ′h和竖向应力σ′v的关系进行描述,结合土体物理力学特性对K0加卸载模型参数进行探讨。试验结果表明:对于黏性土和非黏性土,土体加载过程中σ′v-σ′h关系为线性,卸载过程中σ′v-σ′h关系为非线性;土体竖向应力σ′v卸荷至零时,土体中的残余水平应力σ′h与土体黏性相关,采用土体的K0加卸载模型可对土体K0加卸载过程中的σ′v-σ′h关系进行良好的描述;土体的K0加卸载模型参数K0(NC)和α与其内摩擦角φ′相关。     

某垃圾填埋场污泥坑外涌及其引发下游堆体失稳机理

中国许多垃圾填埋场接纳高含水率的市政污水污泥，对填埋场运营构成了严重安全隐患。介绍某填埋场污泥坑上堆填垃圾过程中引发污泥外涌及下游堆体失稳事故，根据填埋场失稳破坏现象及事故前后下游堆体边坡中渗滤液水位和顺坡向位移监测结果，对堆体失稳的力学机理及失稳过程进行反分析。现场监测数据与堆体失稳分析结果表明：在未加固处理的污泥坑上堆填垃圾会显著降低下游垃圾堆体的稳定性。其力学机理：①流态状污泥将上覆垃圾荷载等量转化为对周围垃圾体的侧压力（对下游垃圾堆体为下推力）；②污泥受压挤渗入周边垃圾和衬垫系统中导致堆体抗剪强度降低。垃圾堆体中高液气压力是造成堆体失稳的重要内因，降低堆体中渗滤液水位可显著提高污泥坑下游堆体的稳定性，有效控制失稳堆体继续滑移。污泥坑加固处理后再堆填垃圾，可显著降低发生失稳和污泥外涌的风险。     

考虑固相分解的含水合物沉积物体积应变分析模型

水合物开采通过打破固相水合物相平衡状态使其分解为水和气体,含水合物沉积物（gas hydrate-bearing sediment,GHBS）固相组分减少使孔隙体积增大,土骨架间胶结作用弱化,产生的水和气显著改变孔隙压力,造成沉积物软化和体积收缩。基于GHBS三轴压缩试验,考虑水合物降压分解过程对GHBS变形特性的影响,将固相骨架分为惰性土骨架和可分解的水合物固相,引入随水合物饱和度变化的压缩参数,建立了能够描述GHBS应力和水合物分解耦合作用、体积应变随时间变化的分析模型。该模型能够描述降压速率、降压幅值及水合物分解速率对GHBS变形特性的影响,结果表明：降压速率增大,降压阶段体积应变速率增大,达到相平衡时间缩短,降压开采时应综合考虑开采过程中储层变形速率和开采效率间的关系;不同粒径组成的沉积物水合物分解速率存在差异,分解速率对储层变形速率影响明显;降压开采稳定孔压影响储层最终沉降量,降低稳定孔压可以提高开采效率,但最终变形量增大。     

杭州地铁湘湖车站基坑坍塌引起的基底土深层扰动与沉降分析

杭州地铁湘湖车站北二基坑在施工过程中发生了严重的坍塌事故,基底土体在坍塌过程中受到了严重的扰动。通过杭州地铁湘湖车站基底土的现场测试和室内压缩试验,研究了基坑坍塌对基底土的扰动情况以及扰动土的压缩特性。研究成果表明受基坑坍塌扰动,基底土的强度损失了40%~80%,远超过了结构强度所占比例。基于现场试验与室内试验成果,提出了一种基底深层扰动土的沉降计算方法。计算结果表明,基底土受扰动后的沉降量要远大于基底未受扰动的最终沉降量。最后根据基底土的扰动程度,对扰动土进行了分层加固处理,地基处理后的沉降量满足地铁运行要求。     

水平偏心荷载下斜桩群桩受力性状的离心机模型试验

为研究斜桩群桩在水平偏心荷载下的受力性状,在砂土中开展了一系列离心机模型试验,着重对比了直桩群桩和斜桩群桩抵抗水平及偏心荷载的不同特性。详细介绍了模型试验的装置、方法以及内容。试验结果表明：水平荷载偏心距大小对群桩水平承载力有一定的影响,但是对群桩扭转承载力的影响较小。对于直桩群桩,在试验范围内小偏心距（4.3倍桩径）加载对应的水平承载力大于零偏心距（即纯水平加载）及大偏心距（7.1倍桩径）加载的水平承载力。相同条件下,斜桩群桩抵抗水平、偏心及扭转荷载的能力显著强于直桩群桩。水平偏心荷载下,斜桩群桩中各基桩的桩顶水平位移相互差异较直桩群桩更大,且该差异随偏心距的增加而增大;在多向荷载的共同作用下,基桩桩顶剪力与桩顶位移方向有所不同。水平荷载下斜桩群桩中的基桩轴力显著大于直桩群桩。斜桩群桩较好地发挥了基桩的轴向承载能力,从而能够更有效地抵抗水平荷载。     

砂雨法试样制备平行试验研究

在中国各类基础设施大规模、高速度建设的历史背景下,岩土工程学科也面临空前的机遇和挑战,以岩土离机为代表的大型试验装备也得到迅速发展,为理论研究、实践指导提供了十分重要的研究手段。为推动我国离心模拟技术标准化及在实际工程中的应用,扩大离心模拟技术在工程界的影响力,开展了全国岩土工程离心模拟的平行试验,试验内容包括砂土模型地层的制备、桩基础承载力以及边坡稳定共3大类试验。介绍的是采用砂雨法制备砂土地层的相关试验成果,共有8家单位参与了此项研究工作。试验材料采用福建标准砂,出砂头采用圆筒网眼式或者线型鸭嘴式,落砂装置各单位自备。试验结果分析得到落距-相对密实度标定曲线,并设定土体目标相对密实度（55%和75%）,验证曲线的可靠性;同时考察制备模型地基的相对密实度在空间上的均质性,并对出砂头的类型及孔径大小、流量、出砂头水平移动速度对相对密实度的影响做了初步探讨。     

砂土液化后再固结体变规律表征与离心模型试验验证

针对一定相对密度的饱和砂土,首先开展单元体K₀固结试验和振动液化试验研究,发现饱和砂土液化后体变规律受再沉积和再固结两种机制制约：其中再沉积部分与所受振动历史密切相关,尤其是液化触发后的应变历史,土骨架累积剪应变比越大、再沉积体变越大;而再固结部分受先期固结历史和循环振动历史影响显著,再固结曲线会沿原有正常固结曲线趋势发展,其稳定段再压缩指数比相同条件下的正常固结曲线的压缩指数稍大。据此提出了考虑先期固结和振动历史的砂土液化后体变模型和简化算法,将再沉积和再固结两者统一表达成再固结体变,并建议了再固结压缩指数和假设起始应力的确定方法。进一步开展了水平场地地震液化离心机模型试验,监测模型固结和振动液化过程的沉降,从模型尺度进一步揭示砂土液化后体变规律,并初步验证了本文模型与简化算法的有效性。     

一种纤维加筋土的两相本构模型

纤维加筋土具有较好的应用前景,其应力应变本构关系是工程分析与设计的基础。将纤维加筋土考虑为基本相和纤维相的组合体,分别采用修正剑桥模型和线弹性模型,考虑了大应变时纤维加筋土的屈服,引入了加筋土的合理强度模型作为破坏准则,从而建立了纤维加筋土的一种两相本构模型。同时,开展了纤维体积含量为1%的加筋砂的三轴固结排水剪切试验,对该两相本构模型进行了验证。