软土路堤稳定性分析及评价

结合浙江某软土地基路堤施工的实际,提出填筑过程中计算软基堤坝极限高度的适用方法.考虑分级加载过程中地基强度随固结而增长,采用有效固结应力法对路基进行稳定性分析.通过路堤施工期稳定性分析与评价,对软基路堤既安全又经济的施工程序设计与实施具有重要的指导作用.     

考虑固结过程的软土地基承载力数值分析

深厚软黏土地基在受到上部结构传递的荷载作用时将会发生进一步固结,进而影响软土地基的承载特性,因此考虑荷载作用下软土地基的固结特性对地基承载力分析有重要意义。文章以室内静三轴试验所得软黏土抗剪强度指标c、φ随固结度和静偏应力变化规律为基础,利用大型有限元软件ABAQUS,通过用户子程序USDFLD对土体材料进行二次开发,建立考虑土体抗剪强度指标随固结度和静偏应力变化的有限元模型,进而对重力沉箱式防波堤软土地基承载力进行数值分析。有限元计算结果表明:静偏应力作用下地基土体发生进一步固结,土体固结度随时间增长而增大,抗剪强度指标出现明显增长。依据极限承载力、允许变位的判别标准分别对软土地基承载力进行分析:伴随着土体的不断固结,两种判别标准下的承载力安全系数均明显增大,且后者计算结果相对安全,建议采用允许变位的判别标准来计算实际工程中的承载力安全系数。     

吹填土地基长期沉降与预测技术

以天津港某吹填土地基加固工程为依托,以现场监测和数值模拟为主要手段,对吹填土地基加固期(施工期)和使用期(长期)沉降进行现场监测,确定吹填土地基施工期和长期沉降的发生发展特性;运用有限元软件对施工期监测结果进行拟合,确定吹填土长期沉降的数值预测模型;并通过该模型分析吹填土地基长期沉降的发生机理。研究结果表明:文中提出的数值模拟方法可有效模拟吹填土地基的施工期和长期沉降,但由于未考虑土体的次固结沉降,长期沉降模拟结果偏小,二者相差16.7%;排水板打设区的土体孔隙水压力消散较快,固结效率高;排水板下卧层软土的持续固结变形是造成吹填土地基长期沉降较大、时间较长的主要原因。     

基于孔压系数控制法的软基筑坝施工安全监控

在软土地基上进行填筑施工时,控制填土速度是确保软基填筑施工安全的关键,目前尚没有有效的监控手段。基于以上考虑,本文在渗流固结原理及有效应力原理分析的基础上,提出了用孔压系数B值来控制填土速度的方法。采用此B值控制法,可对安全填筑速度实施快速、有效的监控,大大减少监测工作强度和提高监控效率。     

欠固结地基边坡与桩基相互作用分析

当边坡地基土处欠固结时,不仅要考虑边坡区桩基负摩阻力的影响,而且应考虑边坡土体对桩基的侧向挤压。但是目前主要规范和手册对后者并无具体规定。针对该问题,结合接岸工程设计,基于PLAXIS岩土工程有限元数值模拟软件,采用软土模型和摩尔-库仑模型对欠固结地基边坡土体与近岸桩基相互作用进行分析。结果表明:边坡稳定计算在不考虑桩基作用的情况下偏于安全,但是桩基设计不考虑边坡土体固结变形的影响是不安全的。建议桩基设计应考虑边坡土体侧向土压力对桩的作用,特别是欠固结地基边坡与桩基相互作用其受力特点复杂,边坡土体后期固结变形对桩基影响更加明显,设计时应引起重视。     

地基承载力问题中的破坏模式与度量标准

针对工程的实际情况,研究重力式结构地基可能的破坏模式,建立合理的地基承载力计算模式。通过对地基承载力研究中的破坏模式、设计荷载的作用面宽度、地基承载力稳定性度量标准等问题的讨论,认为:重力式码头是单向破坏模式,且需同时考虑整体破坏与局部破坏;直立式防波堤应是双向破坏模式,同样需考虑整体破坏与局部破坏。目前的对基床底面实际受压宽度的确定往往会导致地基承载力计算值的偏大。地基承载力问题用整体破坏模式的单一抗力分项系数,只能度量整体破坏,不能反映地基土可能发生的局部破坏;且不能准确反映地基土强度指标的不确定性,应采用强度分项系数与荷载分项系数来共同度量地基的承载能力。     

真空预压下考虑渗透系数变化的吹填土地基固结分析

吹填土的含水率高达80%以上,孔隙比大。使用真空预压法加固吹填土,土体孔隙比变化很大,土体的渗透系数也随之发生很大的变化。通过室内真空模型试验获取土样在真空荷载下的固结规律和力学参数。采用修正的剑桥模型,并考虑渗透系数随孔隙比变化的非线性关系,运用比奥固结理论分析模型槽试验中土体在真空荷载下的孔压、孔隙比变化规律。其计算结果与实测值对比表明,该模型能很好地分析吹填土在真空荷载下的固结规律。计算结果显示:贴近排水板的土体在很短时间内被压密,造成吹填土地基固结缓慢。因此,若采用不考虑渗透系数变化的计算模型计算吹填土的固结度,该模型的计算值比考虑渗透系数变化模型的计算值大,与实际情况不符。故在进行吹填土地基固结计算时,考虑渗透系数变化是非常必要的。     

新型海上自动化PVD施工船应用于软弱地基的加固技术

针对香港机场三跑工程淤泥土软基加固,采用先进的自动化海上PVD施工船舶插设塑料排水板PVD,形成排水固结通道,加速淤泥土的排水固结和沉降,有效提高了地基承载力.通过堆载预压法加固淤泥土地基的施工期沉降量达2.8～3.6 m,软土强度提升显著,加固效果好,本项目成功施工经验为华南地区海相淤泥软土加固提供很好的参考和借鉴.     

曹妃甸地区生石灰加固吹填土地基的试验研究

吹填土是用挖(吸)泥船通过泥浆泵和管道将含有大量水分的泥沙输送到海(江、河、湖)岸等指定区域而形成的沉积土,吹填土一般具有容重小、孔隙比大、含水量高、颗粒很细、固结性能差等特点。曹妃甸地区利用港池疏浚土完成吹填造地面积约200km2,为尽快满足施工设备进场条件要求,缩短沉积固结时间,使吹填土尽快形成具有一定承载力的地基,是亟待解决的问题。曹妃甸地区吹填土地基主要以细颗粒土和混合土为主,采用固化法处理吹填土地基在时间上具有较大优势,通过对现场不同地块进行吹填土地基处理试验,从而确定更加经济可行的掺拌比例和深度,并提出提高生石灰加固地基效果和节约生石灰用量的建议。     

水工结构与地基共同作用应力分析

对某河口水闸的整体设计作了简要介绍,采用空间Biot非线性固结有限元模型分别对其不同工况下地基土、水、水工结构的共同作用进行数值模拟。详细分析了水闸沉箱底板在挡潮工况下的应力分布随地基土固结的变化情况,计算表明在运行期间沉箱底板、闸墩结构是安全的。最后,探讨了桩尖持力层的变化对闸墩底板地基土应力分布的影响。     

吹填土预加固厚度计算模型研究

基于吹填法的原理及预加固厚度所考虑的变量建立吹填土预加固厚度计算模型。介绍了分层法吹填的目的与原理,详细介绍分层法吹填土预加固厚度模型计算。提出不同的地基土,选择不同重量的加固机器,应该根据具体的工程概况计算泥浆预加固厚度,以便使吹填土满足后期地基加固的施工条件。     

长江口软基围堤施工的加载速率效应

针对长江口某围堤施工软土堆载过程中的稳定性问题,进行不同加载模式下的应力路径试验,分析长江口软黏土的应力-应变关系、结构损伤特性、强度及应变率发展模式,为该围堤工程的施工速率选取及施工过程中的稳定性控制提供技术依据。结果表明:在不考虑固结的前提下,土体的不排水抗剪强度几乎不受加载模式影响;最终强度与达到破坏时的应变大小无关,但与分级加载时间和分级静置时间存在相互作用关系;土体失稳时的应变率与加载速率和静置时间均有一定关系,且加载速率的影响更大;当加荷超过不排水抗剪强度的80%时,或分级最大应变率逐渐偏离加载初期的线性变化,土样濒临破坏。     

土性对真空预压加固效果影响的室内试验研究

分析计算黄骅电厂新近吹填软土的真空预压模型槽试验过程数据,结果表明:该软土在真空预压80 kPa荷载作用下,经过150 d的排水固结作用,尽管应变固结度达到90%以上,能够有效消除残余沉降,但应力固结度较低,不足50%,土体的强度较低。     

增压法和加热法真空预压新工艺的机理和加固效果探讨

真空预压是一种应用广泛的软土地基处理工艺。针对增压法真空预压、加热法真空预压两种新工艺,结合现场试验及工程实例对其进行分析和探讨。结果表明,增压法真空预压在地基内充入高压气体不能改变土体的饱和状态,同时高压气体会降低真空预压的真空度并可能阻碍真空度沿塑料排水板向深层传递;增压法真空预压的加固效果存在较大差异,在实际工程施工前应做好试施工验证其加固效果;加热法真空预压法通过升高土体温度提高渗透系数、缩短固结时间,同时增大固结沉降量,尤其适用于低渗透性的软黏土或淤泥;针对加热法真空预压现场应用难题提出了新型加热型塑料排水板和闷晒式太阳能加热循环水等改进方法,分别较好地解决了加热塑料排水板的制作加工、加热成本高的难题。     

强夯加固含淤泥新杂填土地基的研究

以某工程含淤泥新杂填土地基强夯法处理为例，通过对工程地质资料和试夯施工的分析，选择合适的强夯参数和施工工艺对地基进行了有效的加固处理，并根据PLT和SPT试验对强夯后地基的质量检测结果对强夯法处理新杂填土地基的效果和地基承载力进行了分析，强夯施工后各土层的承载力均比施工前提高了2-3倍，满足设计要求。     

强夯数值模拟及设计参数研究

根据强夯处理高填方时土体存在局部大变形的特点,采用非线性有限元理论,导出弹塑性大变形有限元动力平衡方程,对高填方强夯处理进行数值模拟,得到夯坑形状、土体应力变化及塑性区开展等结果,并依据数值模拟结果对强夯加固的主要设计参数进行初步探讨。     

增压式真空预压法加固新近吹填土现场试验研究

针对常规真空预压法表层容易形成一定厚度的硬壳层、下部土体加固效果较差等问题,依托具体工程项目,进行相关现场试验研究。采用增压式真空预压法,并与常规真空预压法试验对比,进一步分析该工艺的加固机理和加固效果。研究结果表明,增压式真空预压法不仅满足常规真空预压法的加固要求,而且土体含水率更低、孔压消散快、沉降量大、地基承载力高、土体强度增长快,在提高土体加固效果的同时可以缩短工期,是一种有效加固新近吹填土的可行方案。     

侧限固结时应力比对粗粒土变形的影响

粗粒土侧限变形特性是量化港口填料在不同荷载作用下沉降的重要依据。基于12组不同应力比侧限固结试验,得出侧限条件下加卸荷次数及应力比对粗粒土应变增量的变化趋势,建立粗粒土应变及塑性应变计算模型,并在二维及三维空间下验证了所建模型合理性。结果表明,堆载应力在土体中存在最大影响深度;当应力比相同时,侧限条件下应变增量及塑性应变增量与增量荷载数值无关。粗粒土受荷载循环作用时应变及塑性应变随应力比增大均呈指数函数变化,且其界限应力比处于2. 124～2. 461。建议在港口施工填筑时对地基上部进行多次强夯加固处理,营运阶段应控制最大堆载量并均匀平铺堆场,以降低填筑区的不均匀沉降量。     

新吹填淤泥浅表层加固中“土桩”形成机理及数值分析*

新近吹填的淤泥经浅层加固后出现凹凸不平的"土桩"现象,结合现场试验,分析了孔压监测和静力触探试验结果,同时根据大变形固结理论,对"土桩"现象进行了数值模拟,并与常规真空预压法进行了比较,试验及数值计算结果表明:"土桩"是排水板周围土体细颗粒在渗透力作用下向排水板聚集的结果,其形状呈倒锥形,横截面近似椭圆状,深度不大于1.6 m,在此深度以下,土体强度较为均匀;在同一水平面上,距离排水板越近,土体强度越高,桩间土存在"软弱带";考虑土体参数随固结过程的变化可以反映"土桩"的形成。最后提出了避免或减少"土桩"的建议,所得结论可供类似工程参考。