真空预压下砂井地基非线性固结分析

本文考虑砂井地基既存在径向渗流也存在竖向渗流,土体渗透系数既随固结过程非线性变化也随空间变化,土体压缩模量在固结过程中非线性变化,真空度沿砂井线性减小等条件,得到了一个真空预压下较符合工程实际的砂井地基非线性固结解析解,并对地基的非线性固结性状进行了分析讨论。     

真空堆载联合预压作用下路基固结分析

根据等应变条件下竖墙地基水平向固结解与竖井地基径向固结解同一深度处平均固结度在任一时刻相等原则，提出了两者之间的等效方法。以比奥固结理论为基础，采用修正剑桥模型，编制了平面固结有限元程序。通过将一高速公路试验段竖井地基等效为平面应变问题，并对其在真空堆载联合预压作用下的固结变形进行了弹塑性有限元分析，分析结果与现场实测数据较为吻合，验证了本文计算方法的合理性。     

软土地基水下真空预压固结离心模型试验

采用新发明的真空吸水系统应用于离心机中,可以使土体产生向上渗流并模拟软土地基真空预压。为获得理想的水下真空预压固结对比效果,竖井采用2种不同井间距的砂井,密封膜采用完全覆盖的形式。用发明的装置产生水下真空得以模拟软土水下固结行为。介绍了模型制作、试验程序及真空发生系统,并分析了孔隙水压力、变形、不排水剪切强度的改变和不同井间距对固结速率的影响。     

蓄能式真空预压排水系统及其节能效率*

针对真空预压系统的高能耗问题,提出一种蓄能式真空预压排水系统,并通过室内单板真空预压排水试验,探究该系统的排水固结与节能效率。研究发现：真空室容积对该系统的排水固结效率存在一定影响,且对表层的影响大于深部,但与常规真空预压固结效率相差不大。该系统的节能效率与真空室容积密切相关,在试验条件下,对于功率1.5 kW、抽气速率7.2 m3/h的真空泵,当真空室容积大于排水固结土体的孔隙体积约3‰时,该系统耗能比常规真空预压系统减少50%;真空室容积越大,节能效率越高。该研究可为解决真空预压系统的高能耗问题提供理论支撑。     

不同加载方式下真空加固吹填软土的现场试验与数值模拟*

吹填软土在真空负压作用下发生排水固结时,其强度和变形特性与真空负压的加载方式关系密切。首先对吹填软土进行了真空预压现场加固试验,通过对地表沉降、真空度跟踪监测,研究并比较不同负压加载方式下地基沉降规律及加固效果;然后采用FLAC3D建立三维弹塑性数值模型,对软土地基采用不同加载方式进行数值模拟,并与现场试验的实测数据进行对比,深入探讨加载方式对软土地基固结影响的细观机理。研究结果表明：采用真空预压法加固吹填软土地基时,慢速加载方式比瞬时加载方式更有利于土体的加固,建议在实际工程中采用分级加载方式施加真空荷载。     

真空联合堆载预压加固海相软基的环境效应研究

针对真空堆载联合预压技术加固海相软土地基理论研究落后于工程实践的问题,结合现场监测数据,对真空联合堆载预压加固海相软土路基过程的地表沉降、环境效应随时间的变化规律进行分析。结果表明:真空联合堆载预压能加快地基沉降的速率,缩短施工工期;抽真空时,土体内向变形主要发生在地表下2 m范围内;堆载时,加固土体更易向加固区外软土区域产生侧向挤出变形,水平土体环境影响范围超过8 m。     

真空-电渗联合作用下的软基固结计算研究

考虑了电渗水流与压力水流的叠加作用及井阻对真空度衰减的影响,在此基础上结合Hansbo砂井地基固结理论和真空-电渗边界条件,建立了轴对称真空-电渗联合作用软基固结方程,给出了地基中平均孔压和径向固结度的解析解,并进行了退化验证。最后通过算例分析,研究了不同荷载组合情况对平均孔压消散和径向固结度的影响。结果表明:真空-电渗联合作用下平均孔压是真空预压与电渗分别作用下孔压的叠加;在真空度不足情况下,可通过调节电渗电压大小,保证土体加固效果;在真空度一定的情况下,电源电压越大加固效果越好。     

真空预压下考虑排水板淤堵行为的修正砂井固结理论

从准三维固结理论出发,根据排水板在地基排水固结中的空间性及特殊荷载条件,推导出真空预压条件下的砂井固结理论。考虑到实际工程中排水板的淤堵行为对地基固结存在影响,分别进行梯度比试验及单井模型试验,结合试验结果建立考虑淤堵行为影响的修正砂井固结理论。通过对比理论计算值与模型试验实测值,验证土体的超孔压实测变化曲线与理论曲线有良好的吻合度,理论计算公式能有效反映排水板在不同淤堵程度下对地基固结发展的影响。提出的修正砂井固结理论可为相关真空预压软基处理工程推广使用,做出更贴近实际的理论计算。     

真空预压与真空井点降水用于软土处理的机理差异

真空预压与真空井点降水两种工艺均可用于软土地基处理,表观上两者都是通过抽真空使土体内孔隙水排出并使软土沉降,但目前对两者的工艺和机理等关键差异的认识不深入,难以有效指导现场施工。真空预压和真空井点降水在抽真空设备、竖向排水通道和密封边界等设备与工艺方面有显著差异;两者的的排水机理也有着本质区别。真空预压的加固机理是负压作用下土体发生塑料排水板水平向排水固结,同时塑料排水板内的水向上流动与重力无关;真空井点降水的加固机理是群井抽水引起地下水位降低,土体的浮重度变为湿重度导致荷载增大使土体沉降,同时井点管内的水向上流动受重力影响。在工艺和机理的差异分析的基础上,进一步明确了真空预压和真空井点降水在10个关键方面的差异,包括加固机理、影响深度、不同深度的真空传播、土体水平变形、竖向排水与重力的关系、抽真空位置影响、与外界是否连通、影响区成因、地下水位变化、是否形成非饱和带。     

真空-堆载加固胶州湾软基现场试验研究

结合现场监测数据,对真空-堆载联合预压加固软基过程的地表沉降、孔隙水压力、水平位移和地下水水位随时间的变化规律进行分析。分析表明：真空联合堆载预压能加快地基沉降的速率,缩短施工工期;真空联合堆载预压对浅层土孔压变化影响明显,而对深土层孔压变化较为缓慢;抽真空开始后土体水平位移方向是指向加固区内的,而堆载预压阶段是指向加固区外的;真空联合堆载预压减少地基的水平变形,提高了地基的稳定性。     

排水固结地基在变荷载作用下的固结度简化分析

在瞬时加载条件下砂井地基径向固结的偏微分方程的基础上,通过编制程序,简化分析塑料板排水地基受真空及堆载的变荷载作用下的固结。工程算例分析表明,考虑加载历时的影响,地基的平均固结速度在总体上要小于瞬时加载情况下的地基固结速度;单级或分级加载情况下的地基固结度受加载时间Ti的影响,加载时间Ti越长,地基固结速度越慢。简化计算结果与考虑竖向渗流时的结果对比表明,简化方法与精确解法结果较为接近,可以满足工程精度。     

排水固结下卧层固结度简化计算

提出竖井未打穿软土地基下卧层固结度简化计算方法。将竖井地基划分为竖井打设区和下卧层两个部分,竖井打设区采用轴对称固结理论,而下卧层采用太沙基一维固结理论,两部分在渗透面上满足孔压连续条件。对一算例分别采用简化方法、精确解法及已有近似解法进行了固结分析,表明简化方法与精确解法结果较为接近,满足工程精度。由于该解答为显式解,工程应用较为方便。     

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。     

真空-堆载联合预压法加固软基平面等效算法研究

真空堆载联合预压法是地基处理有效方法之一。目前的数值计算方法是考虑平面应变情况,基于堆载的思路,将砂井地基转化为砂墙地基,对砂井间距和砂井渗透系数进行等效调整,以便于简化计算。文章针对真空预压和堆载预压在作用机理上有所不同,提出了真空堆载联合预压情况下平面等效算法,并采用修正剑桥模型,对某工程实例进行了平面应变有限元分析,计算结果表明,与实测值比较吻合,说明该方法是合理可行的。     

预压软土地基对超长群桩承载性状的影响

建立超长桩和土体共同作用的三维非线性有限元数值模型,采用预压排水固结法研究软土地基预压后超长桩的承载特性,分析地基土固结沉降、桩身侧摩阻力、桩顶位移-荷载曲线和桩身轴力的变化规律。通过运用控制变量法对预压时间和预压荷载以及不同土质的预压效果进行分析,对比分析单桩与群桩对预压效果的敏感度,并分析固结度对超长桩承载性状的影响。结果表明:预压能较好地改善地基、提高超长群桩的承载能力。增大预压荷载,可增大土体的固结沉降和桩身侧摩阻力;延长预压时间,可提高桩身侧摩阻力,减小桩顶沉降和桩身轴力;预压对群桩的影响好于单桩;固结度越大,超长群桩承载性能越好;对于粉质黏土、黏土以及淤泥质粉质黏土,当预压时间分别达到90 d及180 d时,地基固结基本完成,预压不再改变土的力学指标。     

新近吹填淤泥新型真空预压排水系统的研发

新近吹填淤泥目前主要采用真空预压二次处理技术(浅层+深层)进行加固,施工成本较高、工期较长。基于新近吹填淤泥的真空固结机理,提出优化现行真空预压排水系统的新思路,依托广州港南沙港区三期工程软基处理II区工程,开展新型真空预压排水系统现场试验研究。结果表明,新近吹填淤泥经地基新型真空预压排水系统加固后,达到设计要求,解决了现行真空预压排水系统应用于新近吹填淤泥地基时所存在的排水板堵塞、真空压力传递效率低下等问题,且有效地缩短工期、节约成本;基于真空压力传递特性及最终加固效果,方案3 (原生料防淤堵型整体式排水板+专用接头+水平排水板+粉细砂垫层)更适用于新近吹填淤泥地基。