分级真空预压联合电渗和强夯法试验

真空预压联合电渗法是疏浚淤泥最有效的地基处理方法之一,但由于真空预压阶段排水板淤堵导致土体固结不足,同时电渗阶段土体开裂严重导致界面电阻较大、能耗过高,该方法在实际工程中并未得到广泛应用。基于此提出一种新的方法,即分级真空预压联合电渗和强夯法,以克服原方法存在的缺陷;同时研究在不同真空分级级数下分级真空预压联合电渗和强夯法对疏浚淤泥的加固效果。采用自制玻璃模型桶,通过室内模型试验对疏浚淤泥加固过程中的土体出流量、电流强度、土体表面沉降以及试验后土体含水量、土体十字板剪切强度、土体pH值和阳极腐蚀量等进行监测。试验结果表明：在分级真空预压、电渗、强夯联合作用中,采用分级施加真空压力的方式有效缓解了真空预压阶段排水板淤堵,使得土体出流强于真空预压联合电渗法,土体表面沉降发展更显著;在电渗阶段与强夯结合有效提高了土体致密性,弥补了土体裂缝,增强了电路电流,提高了电渗排水效率;采用分级真空预压联合电渗和强夯法较传统真空预压联合电渗法而言阳极腐蚀量更小,能耗更低;真空分级级数越多,对疏浚淤泥的加固效果越好;在试验中采用分3级施加真空压力的方式处理疏浚淤泥,处理后的土体十字板剪切强度达到105 kPa,含水量降至37.6%,对疏浚淤泥的加固效果最优。     

阳极灌浆溶液对电渗加固软土地基的影响

为改善土体电渗处理效果，研究了电渗期间在阳极处添加化学试剂对地基加固处理的影响。试验采用自制模型箱，共设置5组试样，电势梯度为0.5 V·cm^-1。通过电渗过程中在土体与阳极电极板脱离处灌入等量氢氧化钠、氯化钠、氢氧化钙和氯化钙溶液，进行室内试验研究。试验控制添加的阴离子数量相同，钠溶液浓度为2.0 mol·L^-1，钙溶液浓度为1.0 mol·L^-1。当电渗进行到15 h时，各试验组试样添加50 mL相应溶液。比较分析排水、电流、能耗及处理后抗剪强度、含水率、电导率等参数。试验结果表明：添加化学试剂能明显改善排水效果和土体强度，相比对照组，灌浆处理后抗剪强度提升了27.3%~44.6%，平均含水率降低了10.5%~34.7%；羟基与土体成分反应生成的物质填充孔隙，增大土体密实度和强度，同时会堵塞排水路径等；氯盐综合处理效果较好，但电极腐蚀和平均能耗较大；钙离子较钠离子能更好地改善排水和导电效果；在4种化学试剂中，氯化钙处理效果最佳。     

EKG电极形式对电渗联合真空预压加固效果的影响

通过宁波滨海某围海造陆工程电渗联合真空预压的现场试验研究,对强度、含水率、沉降、孔压等参数进行监测,比较新型管式EKG电极和传统板式EKG电极对吹填淤泥的加固效果。结果表明:管式EKG电极加固区域的土体强度更高,孔压消散更快,沉降量更大,深部含水率更低,是更为高效的电极材料。主要原因在于,管式EKG电极排水通道更为畅通,不易被淤泥堵塞,从而为软黏土电渗联合真空预压加固提供了更为有效的电极材料。     

黄土路基双灰桩联合电渗法排水试验研究

非饱和黄土路基由于增湿会产生附加变形,降低路基强度。为研究非饱和土排水过程中含水率、离子含量、土体强度的变化规律,提出了双灰桩联合电渗法的排水技术,采用自主设计的试验系统进行了室内模型试验。试验表明:通过双灰桩联合电渗法使非饱和黄土路基内部的水分产生向双灰桩侧的迁移,含水率平均下降15 %;两侧双灰桩中的Ca2+等离子向土体内部迁移,结合双灰桩的膨胀挤密作用以及胶凝反应,提高了路基土体的强度,对路基产生一定的加固作用。     

废木灰处理红黏土的水力性能研究

由于具有较低的渗透性和中等压缩性,红黏土也被用做垃圾填埋场的衬垫材料。通过不同废木灰掺入比对红黏土改性,研究了不同击实能条件下红黏土及其改性后的水力性能。结果表明废木灰掺入量对该红黏土液塑限指数的影响并不大;随着击实能的减小或废木灰掺入比的增大,红黏土的最优含水量增大;轻型和中型击实的红黏土随着废木灰参入比的增大渗透系数随之增大;废木灰掺入比的增加对土样体积收缩影响明显,同时显著改变了红黏土土样的均一性。     

钢渣和轮胎颗粒改良海相淤泥的承载特性研究

将钢渣和轮胎颗粒掺入海相淤泥中,测试钢渣和轮胎颗粒改良海相淤泥的CBR强度。根据试验结果判断钢渣和轮胎颗粒改良海相淤泥作为替代砂砾的路基填料,以解决淤泥对海洋的污染问题,发挥钢渣和废旧轮胎在再生利用方面的价值。通过加州承载比试验,分析了钢渣掺入比和轮胎颗粒掺入比对海相淤泥的承载性能的影响,得出随着钢渣掺入比的増加,最大干密度和最佳含水率均增大;钢渣和轮胎颗粒改良淤泥遇水后稳定性大于纯钢渣;70 %钢渣+10 %轮胎颗粒改良淤泥的加州承载比强度最大,可以替代砂砾用于路基填筑。     

灰水-土体长期相互作用诱发地面塌陷机理

通过以灰水为渗透液进行溶滤试验,测试和分析了土样的渗透系数、含水量的变化规律;同时进行渗透破坏试验测试了不同密实程度土样经灰水浸泡后的临界坡降;运用土力学原理,分析了土样含水量、渗透性和水压力变化引起地面塌陷的机理。结果表明：溶滤后土体的含水量明显增大,且其渗透系数随溶滤次数的增加呈增大趋势;当溶滤次数超过4次后,渗透系数的增大变缓;当土样含水量相同时,临界坡降随着土样密度增大而明显增大;灰水将从减小土体的抗剪强度、增大土体的重度等方面引起地表塌陷,此外,土体中动水压和渗流引起土中的空洞也诱发了地表塌陷的形成。     

水泥对珠三角地区淤泥抗剪强度参数的影响分析

由于地质、水文及受力等自然条件的差异性,软土的剪切强度参数也会随之变化。该文通过三轴不固结不排水剪切试验和直剪快剪试验,对不同水泥掺量下水泥土的抗剪强度参数进行了试验研究。结果表明:在三轴不固结不排水剪切试验中,当掺入比和龄期均相同时,峰值强度随围压线性增加;当掺入比和围压均相同时,峰值强度随龄期逐渐增加;当掺入比保持不变时,黏聚力随龄期线性增加,而内摩擦角随龄期线性减小;当龄期保持不变时,黏聚力随掺入比线性增加,而内摩擦角随掺入比线性减小。在直接快剪试验中,相对于三轴不固结不排水剪切试验结果,当掺入比、龄期均保持不变时,直接快剪试验得到的黏聚力要稍小,而内摩擦角要稍大;当掺入比保持不变时,黏聚力随龄期线性增加,而内摩擦角随龄期线性减小;当龄期保持不变时,黏聚力随掺入比线性增加,且龄期越大,增加幅度越大;而与黏聚力相反,内摩擦角随掺入比线性减小,且龄期越大,减小幅度越小。     

一种高分子化学剂对疏浚土自然沉降的影响

在疏浚土的化学加固研究中,化学剂的加入会直接影响疏浚土的沉降过程。以不同剂量、含水量、疏浚土组成为影响因素,观测并推算了各组试样的沉降过程中泥面高度、沉降速率、孔隙比、含水量、湿密度等参数随时间的变化情况,试验研究结果表明:化学剂在沉降速率和沉降稳定时间方面有很大的提高;化学剂的作用效果,随粘粒含量增加而降低。     

基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)改善淤泥质土强度

采用微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)对淤泥质土进行处理,用于提高淤泥质土的强度。以武汉东湖淤泥为研究对象,对MICP改性淤泥质土进行快剪试验与固结快剪试验。试验结果表明:MICP改性淤泥质土能增大淤泥质土的内摩擦角,对其黏聚力改变较小;MICP改性淤泥质土,胶结液浓度在1mol/L时对土体内摩擦角提高效果最好,快剪试验中MICP改性淤泥质土的内摩擦角从素土的8.54°提升至23.18°,提升了171.4%;固结快剪试验中MICP改性淤泥质土的摩擦角从15.96°提升至25.36°,提升了58.9%;MICP改性淤泥质土,生成碳酸盐沉积把土体小颗粒胶结成大颗粒,提高了土体大颗粒的质量分数。     

浅埋大断面公路隧道渐进破坏规律与安全控制

围绕浅埋大断面公路隧道渐近破坏过程与机制，以大永高速公路甸头隧道下穿大西二级公路工程为背景，开展了室内相似模型试验与现场监测分析。针对不同围岩级别条件（Ⅳ₃，Ⅴ₁和Ⅴ₂），分析了隧道毛洞开挖过程中围岩应力和位移变化规律，提出了基于变形差率的隧道施工安全控制指标，隧道施工现场监测验证了该指标的科学性，保障了隧道施工安全。研究结果表明：①隧道的破坏首先发生在拱顶位置，随着隧道的不同分部的开挖，破坏区向拱肩和地表扩展；围岩级别为Ⅳ₃时，隧道开挖后围岩形成一定厚度的塌落拱，塌落拱高度约为0.67M（M为隧道最大跨度）；围岩级别为Ⅴ₁和Ⅴ₂时，隧道开挖将引起围岩坍塌，形成塌方等较严重事故。②隧道开挖过程中，在开挖卸荷作用下，隧道产生不同程度的收敛与沉降，Ⅳ₃比Ⅴ₁，Ⅴ₁比Ⅴ₂，Ⅳ₃比Ⅴ₂最大地表变形分别减少了63.0%、20.0%和70.4%；隧道开挖应力变化方面，Ⅴ₁比Ⅳ₃，Ⅴ₂比Ⅴ₁，Ⅴ₂比Ⅳ₃最大应力变化量分别减少了43.5%、23.0%和56.5%，且Ⅳ₃，Ⅴ₁和Ⅴ₂围岩级别下隧道开挖过程应力和变形影响范围逐个增大。③采用模型试验手段，通过计算典型测点沉降差与测点距离的比值——变形差率，分别探讨Ⅴ₂，Ⅴ₁和Ⅳ₃围岩级别的浅埋隧道施工安全控制标准。隧道施工现场监测结果表明，对于Ⅴ₁级围岩浅埋隧道，当隧道地表横向和纵向变形差率均小于10 mm·m^-1，可防止公路地表裂缝的产生。研究成果对于浅埋大断面公路隧道施工与安全控制具有重要意义。     

疏浚淤泥与EPS颗粒混合轻质土路基填料的试验研究

为有效处置废弃物并拓宽路基填料来源,对"石膏碱渣"固化剂配制混合轻质土路基填料的配合比、施工工艺等关键技术进行了研发。提出了疏浚淤泥与EPS颗粒混合轻质土新技术新工艺。结果表明:该新型轻质土具有轻质、高强、经济和环保等突出优点;强化了处置废弃物的能力和功效,减小了天然土方开挖,缓解了废弃物的土地占用和环境污染问题,使用效果良好。     

基于扰动状态理论的生物酶改良膨胀土K-G模型

以生物酶改良膨胀土的非线性弹性本构关系为研究对象,提出基于扰动状态理论的修正K-G模型。首先开展不同生物酶掺量条件下的重塑膨胀土样的等向固结排水试验和等p三轴固结排水剪切试验,研究生物酶改良膨胀土的应力-应变关系特征,基于非线性弹性K-G模型,分析生物酶掺量对膨胀土的切线体积模量K_t和切线剪切模量G_t中相关参数的影响规律。采用生物酶掺量作为扰动掺量,以试验和扰动状态概念为基础建立扰动函数,基于扰动状态理论对K-G模型进行修正,以反映生物酶掺量对改良膨胀土应力-应变扰动关系,使本构关系符合土体的实际变形过程,更合理地描述生物酶改良膨胀土的非线性弹性应力-应变关系。结果表明：通过对比ε_v-p及ε_s-q的试验曲线、K-G模型曲线与修正K-G模型理论计算曲线,体应变ε_v的K-G模型预测值小于试验值,而剪应变ε_s的K-G模型预测值大于试验值,修正K-G模型的体应变ε_v和剪应变ε_s的预测值都与试验值较为接近。修正K-G本构模型中各参数物理意义明确,与K-G模型中的参数确定方法一致,可以较合理地描述不同生物酶掺量扰动条件下改良膨胀土的变形特性。     

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响，制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样，先对其施加一定荷载频率f的动应力，再进行静三轴压缩试验，分析不同试样静偏应力σ₀-应变ε₁曲线变化规律，之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_d、w及f与参数n、K的联系，建立初始变形模量E_i、极限偏应力(σ₀)_ult与各控制变量的拟合公式，提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型，最后开展验证试验，对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明：三轴试验中粗粒土试样在ε₁>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段，不同控制因素下的σ₀-ε₁曲线在0.5%<ε₁<2.0%范围内出现明显差异，切线变形模量E_t在该范围内迅速降低，降低幅度达到58%～76%;当ε₁>2%时E_t变化逐渐减缓并...     

钢渣的硅系与复合系激发及其在软土固化中的应用（双语出版）

中国每年产出大量钢材,伴随而产生的副产品钢渣,因其利用率低而导致资源浪费和环境污染。为充分、高效地再生利用废弃钢渣,从提升钢渣的胶凝性出发,参考水泥组分的率值控制指标,采用偏高岭土对钢渣进行成分增补,以提高Al₂O₃和SiO₂含量,开展水玻璃的硅系激发及水泥的复合系激发试验,制备得到钢渣型复合基材。净浆一定龄期后进行无侧限抗压强度试验,并尝试引入率值这一参数评价钢渣基材性能。结果表明：当水泥、偏高岭土和钢渣之间最优质量配比为50：15：85,水胶比为0.28时,复合基材的90 d强度可达41.5 MPa。复合系与钙系钢渣型基材的率值高度一致,可为不同初始成分的钢渣基材的标准化制备提供参考。采用XRD,SEM,MIP等多种微观测试技术探讨钢渣基材强度形成机理,发现钢渣基材水化产物为C-H,C-（A）-S-H和C-A-H等,其中网状C-S-H最为发育,各部分紧密联结,大孔隙减少,使得钢渣复合基材强度保持稳定增长。将钢渣基材用于软土加固中,当钢渣基材掺量为20%时,固化软土28 d龄期无侧限抗压强度可达1.2 MPa。固化土强度与似水灰比R成反比,给出了可用于预测钢渣基材固化土强度预测的经验表达式。     

模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验（双语出版）

针对膨胀土边坡坍滑多呈浅层性,取广西百色膨胀土为对象,设计并开展经干湿循环作用含低围压条件的重塑土饱和三轴固结排水试验,着重分析橡皮膜约束对围压的影响并做出校正,对比分析校正前、后的实测抗剪强度参数,探究不同干湿循环次数及试验围压下的强度及应力-应变关系。结果表明：经干湿循环作用,各级围压下试件的应力-应变均呈应变硬化特征;围压越大,初始模量越大,主应力差也越大;干湿循环作用下,橡皮膜约束等效围压σ_3e均随试验围压σ₃增大而减小;0次干湿循环下,σ₃由5 kPa增至200 kPa时,σ_3e从9.1 kPa减少至6.7 kPa,σ_3e/σ₃由181.8%减少至3.4%,橡皮膜约束对低围压的测试结果影响显著,须进行校正;干湿循环由0次增至6次,校正前低、高和全围压段的黏聚力分别衰减34.7%、27.7%和28.3%,校正后衰减达77.1%、31.9%和35.6%,但摩擦角变化小;橡皮膜约束影响后,经6次干湿循环作用,低围压段的黏聚力仅为0.8 kPa,趋于0,摩擦角为18.5°;膨胀土边坡稳定性分析时,宜采用低、高围压两段拟合校正围压应力圆的强度参数,以获得与实际坍滑破坏较吻合的计算结果。     

Designing H∞/GH 2 static-output feedback controller for vehicle suspensions using linear matrix inequalities and genetic algorithms

This paper presents an approach to design the H_∞/GH ₂ static-output feedback controller for vehicle suspensions by using linear matrix inequalities (LMIs) and genetic algorithms (GAs). Three main performance requirements for an advanced vehicle suspension are considered in this paper. Among these requirements, the ride-comfort performance is optimized by minimizing the H_∞ norm of the transfer function from the road disturbance to the sprung mass acceleration, while the road-holding performance and the suspension deflection limitation are guaranteed by constraining the generalized H₂ (GH ₂) norms of the transfer functions from the road disturbance to the dynamic tyre load and the suspension deflection to be less than their hard limits, respectively. At the same time, the controller saturation problem is considered by constraining its peak response output to be less than a given limit using the GH ₂ norm as well. A four-degree-of-freedom half-car model with active suspension system is applied in this paper. Several kinds of H_∞/GH ₂ static-output feedback controllers, which use the available sprung mass velocities or the suspension deflections as feedback signals, are obtained by using the GAs to search for the possible control gain matrices and then resolving the LMIs together with the minimization optimization problem. These designed H_∞/GH ₂ static-output feedback controllers are validated by numerical simulations on both the bump and the random road responses which show that the designed H_∞/GH ₂ static-output feedback controllers can achieve similar or even better active suspension performances compared with the state-feedback control case in spite of their simplicities.