结合水对软土次固结特性的影响机制研究

结合水对软土的工程特性具有重要影响，为研究结合水对软土次固结特性的影响机制，选取天津软土为研究对象，开展了结合水的等温吸附试验及原状土和不同结合水含量下重塑土的固结蠕变试验。从结合水角度对原状土的固结蠕变特性进行了探讨，并就结合水类型及含量对重塑土蠕变特性的影响机制进行了研究。研究结果表明：等温吸附试验中90%相对湿度节点为土中强、弱结合水的界限，98%相对湿度节点为弱结合水和自由水的界限；相应的，土中强结合水吸附量为13.2%，弱结合水吸附量为22.6%；另外，水化中心的改变导致强结合水阶段吸-脱附过程之间存在明显的滞后效应。原状土固结蠕变过程中，当固结压力p＞400 kPa后，土体的次固结受弱结合水控制，此时结合水排水比自由水困难许多，这是原状土次固结系数在400 kPa后开始逐渐减小的原因之一；原状土在整个固结蠕变过程中排出了12.1%的自由水和9%的弱结合水，没有强结合水排出。在强结合水范围内重塑土的次固结变形及次固结系数对结合水量的变化并不敏感，进入强、弱结合水共存状态后，结合水量对重塑土次固结的影响逐渐显现出来，次固结变形量及次固结系数随含水量的增加呈现加速增加的趋势，说明弱结合水是软土固结蠕变的主控因素。     

泥炭的微观结构及工程性质

从泥炭的微观结构分析入手,研究了泥炭的性质及特点,包括含水性质、强度性质、固结及次固结性质。通过对苏州泥炭、连云港淤泥、南通淤泥质土3种不同性质的软土进行固结试验,分析了泥炭地基与一般软土地基沉降速率的差别。提出了“次主沉降比”的概念和计算式,采用次主沉降比来确定次固结沉降与主固结沉降的比例。次固结系数与土的次主沉降比有一定关系,对于次主沉降比小于1的土,次固结系数变化很小,可以忽略不计;随着次主沉降比的增大,次固结系数的变化也增大。为了使沉降计算更可靠,建议泥炭地基的沉降计算采用平均次固结系数。     

孔压静力触探(CPTU)探求高速公路软基固结系数研究

基于孔压静力触探(CPTU)的原理,简要介绍了利用CPTU试验求解地基土固结系数的理论方法,并以Tor-stensson理论模型为例,详细叙述了利用CPTU试验资料探求地基土固结系数的方法和步骤。结合连盐高速公路灌云三标的CPTU试验进行了实例计算,结果表明,现场所得的固结系数较室内试验的固结系数大1~2个数量级,与其他研究者的结果一致;在淤泥土层内,现场固结系数较室内试验所得的固结系数变化小,与现场资料反演值很接近;若采用此方法为实际工程提供设计固结系数时,进行修正后效果会更好。     

高填土路堤预抛高分析计算

通过分析碾压机械压实过程中产生的附加应力,确定了分层碾压土体所具有的前期固结应力;通过土水特征曲线试验和渗透试验,按照渗透系数折减的方法确定了非饱和土的固结系数,按照饱和土的一维固结理论近似计算了非饱和土的固结过程;按照自重应力大于前期固结应力的原则计算填土路堤的再压缩沉降,结合固结计算的结果估计了高填土路堤的后期沉降,提出了不同填土高度、使用不同碾压机械的高填方路堤的预抛高。     

高含水量对曼谷软土水泥土不排水剪切强度特性的影响

通过开展固结不排水三轴剪切试验,研究了曼谷软土水泥土在高含水量下的固结不排水剪切特性。结果发现:当水泥含量＜10 %时,水泥土处于轻微的超固结或正常固结应力状态,但当水泥含量≥10 %时,则呈现出典型的超固结应力状态;当水泥含量≥10 %时,侧向应力对水泥土的强度影响不大,水泥土的强度受含水量的影响较大;而当水泥含量＜10 %时,水泥土的强度与水泥含量、侧压力均成正比。同时预测了高含水量下养护28天水泥土的三轴固结不排水剪切峰值强度与含水量与水泥含量的比值的经验函数关系。     

天然沉积亚砂土固结特性研究

大量室内外试验研究清楚表明亚砂土在粒度分布、强度特性、压缩性和塑性图等方面与一般粘性土完全不同,因此室内固结试验所得到的天然沉积亚砂土的固结系数与一般粘性土固结系数基本相同是明显不合理的。文章基于竖向排水体饱和土地基固结理论解答,提出了考虑地基排水井加固区下卧层修正沉降数据反演地基固结特性的计算方法。比较了室内实验数据与相关现场反演计算参数,得出了反演分析固结系数相对高出室内固结试验成果2个数量级。运用这一成果,预测路堤中线下地基固结沉降历时曲线与实测沉降曲线很好吻合。     

成层地基土体固结系数反演

工程中对成层土地基进行固结分析时,一般对地基的固结系数进行加权平均,简化为简单的单一土层进行计算。而对连徐高速公路沉降观测资料整理的时候,发现土层的固结时间比简化计算的时间少了很多。本文通过成层土地基固结系数不同简化方法进行比较,得到与理论计算相近似的固结系数的简化计算方法,然后根据Asaoka方法对成层土地基的固结系数进行反演,得到了对工程计算和分析有益的结论。     

一维固结变形理论参数的试验分析

通过对原状土样及重塑土样的一维固结及渗透试验分析,对一维固结变形理论中的有关试验参数进了系统试验分析。探索了土体侧压力系数在固结过程中的变化规律,发现对正常固结土存在一临界固结压力,当固结压力大于该值时,土体的变形以次固结变形为主;通过对渗透系数的变化进行分析,表明土体结构对渗透系数有较大影响,且提出了渗透系数的计算公式;同时利用割线模量法给出了地基沉降的计算公式。在此基础上,对固结系数的算法进行了有益的尝试,并将之与传统方法进行对比,提出了一种固结沉降计算新方法。最后,通过工程实例,验证了研究成果的可靠性。     

高速公路软土地基室内试验分析

针对现场超载预压处理软基施工中存在的分级加载、卸载及再加载复杂应力作用过程,对嘉绍高速公路海宁和王店两处地基土取样,试验中进行了单调加载、单调卸载及再加载3个过程,得到各级荷载下土体模量及固结系数。研究结果表明:加载阶段及再加载阶段Es~p关系近似为线性变化,卸载阶段的回弹模量随压力呈二次曲线变化规律,卸载的回弹模量随压力的变化速率较加载及再加载时模量随压力的变化率大。同时,在加载阶段,各试样在100kPa、200kPa下固结系数有随压力变化不一,当超过一定的前期屈服压力后,固结系数随应力水平增加而减小。在卸载和再卸载阶段,土的固结系数随应力水平的增加而增加,在一定程度后趋于平稳。     

天津地区海相软土的固结特性分析

对天津附近软土,进行了高压固结和一般固结试验,探讨了原状和重塑软土的主次固结变形特性,研究了软土的固结系数,固结压力、孔隙比、压缩指数分别对次固结系数的影响关系.结果表明:根据软土在固结过程中的沉降量与时间关系曲线可确定主次固结界限.在同一固结压力下,原状土的主次固结系数均要大于重塑土.每级加载持续时间长的一般固结试验得到的次固结系数值要小于时间短的高压固结得到的Cα值.次固结系数与孔隙比呈反向关系,孔隙比e与次固结系数Cα满足四次多项式关系.在高压固结试验中,压缩指数与次固结系数大体满足线性关系,原状软土Cα与压缩指数Cc的比值近似为0.019 4, 重塑软土Cα与Cα的比值近似为0.0210.     

非饱和黄土渗透系数对其强度的影响

基于非饱和土渗透系数与其强度相关的特性,将黄土视为非饱和土,分析研究不同压密状况对其渗透系数的影响规律。在试样土体初始含水量相同的情况下,采用水气运动联合测试仪进行渗透试验,测定5种不同干密度试样土体的渗透系数。试验研究证明,试样土体干密度不同,其渗气系数变化趋势相同;干密度的变化对土体渗气、渗水系数的影响较大,土体渗气系数和渗水系数均随干密度增大而减小;土体干密度减小,渗水系数随渗气系数的增大而增大。     

温州软粘土次固结变形特性试验研究

为了研究取土仪器、取样深度、软粘土类型、固结压力及压缩指数等对次固结系数Cα的影响,对温州软粘土进行了室内一维固结(蠕变)试验,结果表明:1)取土仪器所产生的扰动影响将降低土体次固结系数;2)当固结压力达到一定值时,次固结系数与土体取样深度无关;3)不同类型的软粘土在不同固结压力下土体次固结系数表现出不同的变化特性;4)次固结系数与压缩指数之比Cα/Cc大致在0.025～0.043之间。通过本次室内试验及结果分析,可为后续预估工程次固结沉降提供理论基础,并对在类似地基上建造的工程具有一定借鉴意义。     

弥勒高饱和原状膨胀土强度变形特性研究

结合云桂高速铁路建设,采集不同深度高饱和原状膨胀土,开展膨胀土的固结排水三轴试验和一维固结试验,研究了原状膨胀土的抗剪强度及压缩变形特性。结果表明:原状膨胀土的抗剪强度随蒙脱石含量、初始孔隙比的增加而递减。膨胀土压缩系数与固结压力具有负指数变化关系,地基中不同深度膨胀土的压缩系数具有"归一化"性状。在一定压力范围内,原状膨胀土的应力-应变关系可用幂函数模型描述。     

弥勒非低矮路基超固结膨胀土地基沉降特征

为研究非低矮路基下超固结原状膨胀土地基沉降特征,针对弥勒超固结膨胀土地区路基下地基的物理力学特性与沉降变形特征,开展了一系列原状膨胀土分级连续加载K₀固结试验以及现场路基填筑试验,并长期监测路基下地表沉降与路基下地基分层沉降。对比分析天然地基与CFG桩加固地基的沉降特征,地基中的超固结土与正常固结土的分界面深度随路基荷载增大的变化规律及其对地基沉降量的影响。分别采用正常固结法和超固结法计算地基沉降量,并与实测结果进行对比分析,对沉降计算方法进行了深入讨论。研究结果表明：CFG桩加固处理深度应超过超固结土层分布深度,否则与天然地基相比,控制沉降的效果并不明显;超固结沉降计算方法的计算精度明显高于目前设计常用的正常固结沉降计算方法（超固结计算方法的修正系数为0.531,正常固结计算方法的修正系数为0.351）,超固结算法-正常固结算法修正系数比随土层深度递减的趋势可用于反映超固结土层的加固处理情况;在路基工程设计中,对于路基荷载下的超固结膨胀土地基,建议采用超固结法沉降计算方法进行沉降分析;在地基加固处理时也应充分利用原状膨胀土的超固结特性,从而在该类地基加固设计中有效降低工程成本。     

上海第④层淤泥质黏土的次固结试验研究

上海滨海平原地基土遍布第④层灰色淤泥质黏土,常见厚度5～10 m,是主要的软弱土层。对于具有明显流变特征的黏土,次固结变形是产生工后沉降的主要原因,不容忽视。为了研究该层土的次固结,进行了10组原状土样的次固结试验。试验表明：该层土的次固结系数在4.14×10^-3～9.88×10^-3之间,同时与压缩指数的比值范围为0.017～0.028,说明次固结系数与压缩指数基本呈线性关系。研究成果对第④层淤泥质黏土的次固结特性的理解有一定的指导意义。     

固结比对改性膨胀土动力特性影响的试验研究

以改性膨胀土为研究对象,结合铁路路基实际固结状态,考虑了不同固结比对石灰改性膨胀土动力特性的影响。通过振动三轴试验,对掺灰比为5%石灰改性膨胀土,在选定的5组固结比下表现出的动力特性进行了试验研究,得出了固结比的变化对其产生的影响。在研究的固结比范围内,随着固结比的增大,改性膨胀土的动弹模量也显著地增大;阻尼比则相应地出现减小的趋势,但所受影响程度较之动弹模量略小。     

重塑饱和黏性土的K0固结特性研究

以饱和重塑黏性土为对象,利用GDS三轴仪开展了不同加载速率条件下的K0固结试验,研究了土体固结过程中的应力、应变和时间的关系,并着重分析了静止侧压力系数K0的变化规律。研究结果表明:饱和黏性土的应力随时间呈直线增长,而应变与时间及应变与应力的关系曲线发展趋势与加载速率的大小有关;试验过程中静止侧压力系数有过程值,其随时间的发展也受到加载速率的影响,但在固结稳定后基本保持不变。     

含水量对粉土强度影响的试验研究

粉土具有较高的"水敏性",在非饱和状态下,粉土具有非饱和土的特性。随着含水量的不同,粉土的强度呈现不同的变化。文中通过常规直剪试验,初步探讨了含水量与强度的关系,并对试验数据进行了曲线拟合,得出了相应的拟合函数,同时,试验发现,粉土的粘聚力受含水量影响较为明显。随着含水量的增加,粉土的强度衰减非常快。     

考虑土结构性影响的砂井地基固结度计算

基于软土结构性分析，提出了固结系数分段模型，同时给出了考虑土结构性影响的瞬时加载砂井地基固结度的计算方法，使计算分析趋于合理。算例表明，土结构性对砂井地基固结性状影响明显。     

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明:素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。