高动应力水平下软粘土动力特性研究及应用

软粘土在受到不同应力水平动荷载作用时动力特性差异较大,在低水平动应力作用下土体强度呈现循环弱化并趋于稳定状态,在高水平动应力作用下土体强度会发生循环破坏,高、低动应力水平的临界值称为临界动应力。目前研究大多针对低水平动应力作用下土体强度循环弱化问题。针对烟台港淤泥质粉质粘土开展了一系列动三轴试验,探究淤泥质粉质粘土的临界动应力变化特性及土体在高水平动应力下的强度变化规律,研究了不同围压、不同固结静偏应力和不同超固结比条件下软粘土的动力特性。通过对动强度试验数据的统计分析,给出了土体临界动应力随固结围压的变化规律,得到了综合考虑循环次数、围压、静偏应力和超固结比的土体动强度模型。依据已有的低水平动应力下循环强度弱化模型和建立的高水平动应力下动强度模型,通过二次开发将其在ABAQUS软件中实现,建立了综合考虑不同动应力水平下土体强度循环弱化和循环破坏的有限元数值模型,并通过实例研究了土体强度循环破坏对地基承载力的影响。     

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。     

土工管袋充填过程模拟与固结试验

土工管袋技术在滩涂围垦、河海岸保护及港口建设等领域应用广泛,并在模袋承载力、袋体张力、填料、渗透排水研究等方面取得丰富的成果,但其填土固结全过程分析及固结规律远未得到充分认识。为此,开展管袋模型试验,全方位监测充填过程中孔压与土压力演变规律。结果表明:1)袋内孔压、土压在充填与消散交替进行中表现为交替的变化过程。袋内水平土压力系数上部与下部不同,上部接近主动土压力系数,底部接近静止土压力系数。2)充填初期,袋底孔压最大,距离透水的土工布边界越近,其消散越快。此外,中部孔压一直最大,上部次之,底部最小。3)充填期管袋的高度与中部孔压呈紧密的正相关关系。     

泥混砂充填袋围埝施工初步研究

本文基于盐城港滨海港区工程实例,研究充填袋围埝在工程中的应用,通过分析充填袋的受力、充填料的渗透固结等,优化充填袋的吹填厚度,为后期施工和其他类似工程提供参考和依据。     

荷载作用下软粘土土性指标变化规律试验研究

目前许多港口与海岸工程建设在深厚软粘土地基上,荷载作用下软粘土土性指标的变化成为工程设计中关心的问题,而固结度和上部结构物产生的竖向荷载是影响地基土体土性指标的主要因素。针对烟台港淤泥质粉质粘土原状土样,通过三轴固结不排水剪切试验,研究不同固结压力、不同固结度下软粘土抗剪强度和土性指标的变化规律。试验结果表明,荷载作用下软粘土的抗剪强度和土性指标基本随固结度和轴向偏应力的增大而线性增大,粘聚力增长幅度十分显著,而内摩擦角增长幅度相对较小。根据试验数据,提出工程设计中考虑荷载作用的土性指标计算公式。     

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。     

连云港淤泥质海滩围堤施工孔隙水压力试验研究

连云港港30万吨级航道一期工程的充填袋斜坡堤施工中进行了孔隙水压力观测,其目的是计算超静孔隙水压力的增长和消散状况,从而得知淤泥层中孔隙水排出和消散状态,推算土体的压缩和固结状态。因连云港地区潮位变化大,超静孔隙水压力值的计算受其影响无法直接运用,文中结合该工程某围堤标段施工进行了孔隙水压力试验研究,根据试验数据及前人经验总结,得出适用于本工程的超静孔隙水压力值修正方法,并且得到了很好的应用。     

考虑主固结过程中蠕变效应下软黏土沉降研究

本文依托盐城港响水港区某真空预压工程,结合现场实测数据及数值模拟分析,对软粘土变形进行研究。提出软粘土主固结过程中考虑蠕变效应的计算模型,利用PLAXIS对该试验场地的沉降进行了计算,对比了常规计算模型和该模型的差别,并将计算结果与实测值进行对比可知,摩尔库伦模型低估了软土在固结过程中的沉降,而基于软粘土蠕变固结模型的数值模拟计算方法可以较好地反应场地在预压过程中的沉降,具有重要的应用价值。     

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。     

软土地基沉降计算中的固结度分析

在软土地基沉降计算中,忽略应力固结度与应变固结度的差异,且推导二者间换算公式时未考虑土体应力历史的影响。采用e-lgp压缩曲线沉降计算方法,考虑土体应力历史,推导应力固结度与应变固结度之间的换算公式,分析应力固结度与应变固结度之间的差异大小及主要影响因素,并结合菲律宾帕塞填海工程实例进行验证。结果表明,通常情况下应力固结度与应变固结度并不相等,二者间差异主要取决于土体压缩特性、天然自重应力、应力历史及上覆附加荷载。     

基于Gibson 大变形固结方程的软基沉降预测方法

基于Gibson大变形固结方程,结合吹填淤泥高压固结试验成果,对简化该方程的3个假定条件进行了验证,在此基础上提出了分级荷载下双层软基沉降预测的大变形固结简化方法,将其应用于围海造陆工程吹填淤泥与原状淤泥双层软基沉降过程预测,结果表明:1)常规预压荷载(≤200 kPa)下,固结压力0～25 kPa与25～200 kPa范围内,吹填淤泥的孔隙比e与有效应力及渗透系数与(1+e)分别满足线性关系,大变形固结系数近似为常数;2)大变形固结简化方法预测的双层软基沉降曲线相比于经典固结理论,更接近于实测曲线,为软基沉降预测提供了一种简易实用的方法。     

滨海地区粉质黏土渗透特性试验

以上海第(6)层粉质黏土为例,研究了固结压力、各向异性及结构性对滨海地区粉质黏土渗透特性的影响,并通过电镜扫描(SEM)进行粉质黏土微观渗透机理的分析。研究表明,粉质黏土渗透系数随着固结压力增大而减小,粉质黏土水平方向的渗透性大于垂直方向;重塑土因受扰动渗透性反而变小。微观分析显示,固结压力增大使得土颗粒间的孔隙变小;垂直方向存在较多粒状聚体,而水平方向则以片状或板状聚体为主;重塑土受扰动后小颗粒填充了大孔隙。粉质黏土颗粒间的孔隙类型、接触方式等微观结构变化,是其宏观渗透性差异的根本原因。     

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。     

一种探测砂土中软黏土包的瑞雷波方法

填海造陆地基固结过程中容易形成软黏土包,给现场监测数据的分析和解释造成困难,因此有必要对砂土中的软黏土包进行定位。提出探测填海造陆地基砂土中软黏土包的瑞雷波方法。采用两道瑞雷波法提高瑞雷波检测的横向分辨率,同时在测试场地进行静力触探法检测,通过对比验证了瑞雷波法在软黏土包定位中的有效性。通过连续数次进行多道信号提取,绘制了较大范围内软基土体的两道瑞雷波相速度剖面热图,由热图可以直观地发现软黏土包及其基本性质。     

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。     

饱和软粘土地基沉降速率的计算方法

为了探讨饱和软粘土地基沉降速率的计算方法,根据饱和软粘土应变固结度与应力固结度的近似关系,推导出地基沉降速率的计算公式,提出了饱和软粘土地基沉降速率的计算方法,所得结果与工程实测数值相符。结果表明:软土层超固结比对计算结果有较大影响,计算时应根据地质资料及地区经验合理选择各土层超固结比。     

振弦式孔隙水压力计在真空预压工程中的长期工作性能

真空预压是一种在大面积深厚软黏土地基处理中有着广泛应用的排水固结方法。为获得地基加固过程中土体的固结度增长和变形情况,需要对真空预压过程进行监测。孔隙水压力是其中一项重要的观测项目,能够直接反映超静孔隙水压力的消散情况。孔隙水压力计主要分为开放式和密闭式两大类,对两种类型孔隙水压力计的测量原理进行分析,并通过现场试验对真空预压中常用的振弦式孔隙水压力计测头工作性能进行分析,提出提高长期稳定性及准确性的措施,包括采用饱和的致密的透水石和Ridley-type可冲刷的振弦式孔隙水压力计。     

某人工岛机场成层土地基沉降分析

以某人工岛机场项目为依托,分别采用经典土力学理论和有限单元法分析了成层土地基施工期沉降及工后沉降,为确定地基处理方案提供依据。通过计算结果对比分析,表明采用化引当量层法计算成层土地基一维固结沉降能够满足工程精度要求。     

珠江三角洲入海口软土次固结系数特性研究

为了查明珠江三角洲入海口软土次固结系数变化特征,为港珠澳大桥岛隧工程提供精细化的沉降设计指标提供基础,通过采取I级不扰动软土样,进行室内分类试验和单向固结试验,获取相应的物理、变形指标,分析次固结系数随荷载变化特征,研究次固结系数与前期固结压力、压缩指数、含水量和塑性指数的相关性。结果显示,次固结系数随着含水量的增加、塑性指数的增大呈线性增长;次固结系数与压缩指数的比值在正常固结下并非是一个常数;次固结系数在前期固结压力前,值小,随着加荷递增,固结系数也增加;前期固结压力之后,主要随着加荷递增,次固结系数呈由大变小的趋势。经过研究,掌握了珠江三角洲入海口正常固结软土的次固结系数变化规律,建立了次固结系数与相关物理力学指标相关关系,为珠三角洲软土变形计算提供了地区性的指导作用。     

真空电渗联合振动碾压加固超软黏土试验研究

对于含水率高、强度低、压缩性大以及渗透性低的超软黏土地基,常规的真空电渗联合动力挤密加固技术(低能量强夯+电渗降水)容易产生"橡皮土"现象,以振动碾压代替强夯开展真空电渗联合振动碾压加固超软黏土试验,并同步开展单独真空电渗降水的对比试验。试验结果表明:振动碾压在挤密土体的同时增大渗流路径的压差,提高真空电渗排水速率;闭合电渗产生的裂缝,从而增强土体中的电流,并维持土体内的真空度;加快固结速度,减小单位排水量的电渗能耗。有必要结合实际工程开展现场试验进一步验证。