基于切削理论的砂土土质特性与挖掘生产率关系

挖泥船施工效率预估是保障工程效益的重要基础。针对绞吸船产量预测困难的问题,基于切削比能理论模型,建立绞吸船挖掘砂土生产率预测模型,确定挖掘砂土主要影响因素,并结合工程实例进行验证。结果表明：标准贯入击数是影响砂土切削理论比能的关键因素。通过实际工程建立的砂土标准贯入击数与挖掘生产率数学模型,能够较好地对砂土挖掘生产率进行预测。研究成果对绞吸船挖掘砂土理论研究或现场施工具有一定指导和借鉴意义。     

木钙减水剂对淤泥固化土流动度影响规律的试验

疏浚淤泥固化后用作填土资源时,通常采用泵送的方式将其输送至现场。采用试验的方法研究木钙减水剂对淤泥固化土流动度的影响规律,并对试验结果进行分析。结果表明,木钙减水剂掺量对淤泥固化土流动度的影响存在阈值,水泥掺量为5%时,木钙减水剂掺量阈值为0.8%;当木钙减水剂掺量大于阈值时,随着掺量的增大,淤泥固化土流动度呈“阶梯式”增加;在实际工程中,木钙减水剂掺量存在一个合理范围,水泥掺量为5%时木钙减水剂掺量的合理范围为0.8%～2.4%。     

淤泥固化土高浓度非牛顿浆体的输送特性

疏浚工程固化处理后的淤泥属于高浓度非牛顿浆体。通过淤泥固化土的流动度试验,采用H-B流变模型进行流动度二维瞬态数值模拟,确定其屈服应力值。采用水固比为0.8、0.9和1.0的淤泥固化土,在管道管径为150、200和250 mm,流速为1.5、2.5和3.5 m/s的工况条件下,分析其水力输送特性,并拟合水力损失计算公式。结果表明,流速、黏度和管径对水力损失均有比较明显的影响,水力损失随流速和黏度的增加而增加,随管径的增加而减小。     

疏浚吹填粉土固化室内试验

基于北方港口疏浚吹填粉土振动液化和土体稳定性差的特性,开展室内固化试验。研究吹填粉土固化后的物理力学性质变化及规律,分析固化粉土作为围埝、人工岛和路基填筑材料可行性,为疏浚吹填粉土资源化利用提供技术支撑。结果表明:水泥掺量为3%~12%时,吹填粉土固化后塑性指数为10. 4~15. 5,黏性和密实程度增大,抵抗变形能力增强,渗透性减小,转变为典型的黏性土;水泥掺量相同工况下,随着龄期的增加,吹填粉土固化强度不断增加,龄期14 d时平均强度可增加到28 d龄期的76%;疏浚吹填粉土的水泥掺量为3%~12%固化后,28 d龄期后再经水浸泡48 h的无侧限抗压强度为96~624 kPa,强度值相对变化≤16. 5%,水稳性能好,可作为水下围埝和人工岛等的填筑材料,具有重大实际应用价值。     

疏浚黏土球成形机理

针对挖泥船在某些黏土地层施工时形成的黏土球易引起堵塞输送管道问题，进行了黏土起球的机理研究。采用室内碰撞试验和还原黏土球形成条件等方法，提出了黏土与砂黏结成球、块状黏土磨损成球两种假说。通过研究黏土起球堵泵时现场施工工况条件、地质条件和黏土球特性等特点，发现块状黏土磨损成球的假说更符合现场实际情况。为减少黏土球堵管概率，提出了避免黏土球堵管的系列化施工措施。     

连云港港30万吨级航道二期工程难挖地段的土层特性

连云港港30万吨级航道二期工程航道疏浚施工项目LYG-302-H1.1标段施工过程中，绞吸船多次发生堵管现象，影响施工效率。为避免事故频繁发生，通过整理事故多发地土质资料，分析土层特性及堵管原因，对此类难挖地段的土质指标进行归纳总结。结果表明：绞吸船施工难挖地段土层分布不均匀;同一高程下，黏土层中含有黏质粉土和砂质粉土，且混有离散的钙质胶结物;标贯击数大于20击。     

基于粗糙集理论的淤泥固化土强度影响因素

大连某工程拟将疏浚淤泥经固化处理后用作填土资源,需要通过试验的手段,获取满足工程填筑土强度要求的最优固化剂种类及配合比。影响固化土强度的因素繁多,采用粗糙集理论就水固比、固化剂掺量、固化剂类型及外掺剂掺量对固化土强度的影响程度进行试验分析,以探究最显著的影响指标。结果表明：1）为保证固化土强度满足工程填筑土要求,应以固化剂种类以及固化剂掺量为变量开展研究,以探寻最具经济效益的固化剂配制方案。2）在实际应用中,可不加入外掺剂,以节约成本。3）在一定范围内,可适当提高水固比,以满足输送要求。     

淹没水射流破碎密实粉土试验研究

耙头在挖掘密实粉土时,使用常规高压冲水来辅助破土的作用机理尚不明晰。为了解高压冲水破碎密实粉土的实际作用效果,采用现场试验和仿真分析的手段,对实验室制备的密实粉土开展常规压力高压冲水破土试验并进行理论分析。结果表明：高压冲水破土深度和宽度受喷嘴移动速度、靶距和直径影响较大,并呈现不同规律;挖掘密实粉土时,高压冲水虽然辅助破土作用不明显,但可以明显降低耙头挖掘阻力,应根据现场实际情况合理使用高压冲水。试验结论可为耙头设计和密实粉土施工工艺提供指导。     

基于粗糙集技术的绞吸船挖掘黏性土生产率预测

挖泥船是疏浚工程中应用最广泛的疏浚设备，其生产效率直接影响整个工程的效率。本文采用粗糙集技术建立了一个船舶生产率预估模型，并针对绞吸船挖掘黏性土这一工况，开展模型验证性试验。根据实船数据与经验研究成果，分别采用土质参数与土质等级两种方式表征土质变化情况，并对两种方式下生产率预估结果进行对比。结果表明：两种方式下生产率误差均在10%以下，采用粗糙集技术建立生产率预估模型的方法可行；基于土质等级建模得到的生产率预估值更接近实际生产率。     

密实黏土的重塑与特性分析

在实际工程中，会遇到不同的疏浚土质和各种影响疏浚效率的土质，疏浚工程相关问题的解决都离不开对原状岩土特性的研究。针对国内外对各种疏浚土的重塑技术少有先例可循，阻碍了相关问题的研究。本文进行了密实黏土的重塑工艺研究和重塑土性能分析，并采用冲击夯实法进行密实处理，得到与天然状态密实黏土特性相拟合的重塑方法。结果显示：通过对土体的改良，使用冲击夯实法可实现不同塑性指数、密实程度和标贯击数的黏土重塑；并得到土体含水率和液性指数对密实度和标贯击数的影响趋势，为研究黏土的重塑技术提供借鉴和参考。