深厚层软土地基袋装砂井处治的数值模拟

基于平面变形、空间渗流(PDSS)理论,从路基工后沉降角度出发,用岩土工程静力分析有限元程序PDSS2000,进行袋装砂井处治深厚层软基的数值模拟分析,研究全过程的软基沉降、侧移、孔压分布规律。结果表明,袋装砂井能有效加速软基的排水固结。对于福厦线一般地段,当路基高度为6m时,采用间距为1 0m的袋装砂井处治软基能满足路基工后沉降要求。     

地铁列车荷载下原状土孔压及应变模型试验研究

基于GDS循环动三轴试验,首先对比了不同形式的动荷载作用效果,结果表明偏压正弦波模拟列车循环荷载效果较好。然后研究了初始固结度和加载频率对地铁荷载作用下软黏土动力特性的影响,结果表明:排水加载条件下原状土孔压发展趋势分为2个阶段,第1阶段孔压迅速上升,达到峰值后进入第2阶段,表现为孔压下降且降速渐缓并趋于稳定;初始固结度越大,土样的累积峰值孔压越小,孔压消散时间越短;原状土应变发展呈现稳定型,固结度越低,轴向应变越大,应变稳定所需时间越长;且低频引起的累积应变较大,工程中应予以重视。提出的孔压及应变模型可较好地模拟列车荷载作用下不同固结度的原状软黏土的动力特性规律。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

机场高填方红黏土地基GC-CFG组合桩处理试验研究

针对在厚层红黏土区域进行高填方机场建设,单一桩型复合地基不能满足工后沉降与稳定性的问题,基于贵阳机场三期扩建项目试验段,采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合碎石桩(GC桩)法对红黏土地基加固处理。通过重型动力触探、静力触探、标准贯入、静载等现场试验对地基处理的效果进行分析,并监测得到在加荷过程中复合地基桩-土应力比,以及填筑过程中桩土压力、孔隙水压力的变化和地基沉降规律。研究结果表明：1)高填方红黏土地基经过GC-CFG组合桩处理后,承载力约提升2.46倍;2)桩间距为1.0,1.2和1.4 m的复合地基能有效提高红黏土的全深度内标贯击数,最大分别提高59.3%,69.5%和74.2%,优化设计方案的桩间距选为1.4 m;3)复合地基载荷试验中CFG桩、碎石桩与桩间土的应力随着荷载的增大和置换率的提高而增大,桩体刚度越大,应力增加速率越快;加载过程中CFG和碎石桩的桩土应力分别稳定在5.0和2.0左右,相对于载荷试验的结果偏小;4)地基孔隙水压力在道基填筑预压过程中快速消散,沉降和变形速率逐渐收敛,桩间距1.4 m的GC-CFG组合桩能有效减小深厚红黏土地基的工后沉降。研究结果可为高填...     

水泥土夯扩挤密桩对湿陷性黄土层水平应力的影响

以铁路站房区湿陷性黄土地基为研究对象，采用水泥土夯扩挤密桩进行预加固，结合处理前后室内试验和原位测试结果，研究桩长、桩间距对水泥土挤密桩处理效果的影响，揭示了处理前后加固深度内桩间土层水平应力和超固结比变化规律。结果表明：桩间距显著影响桩间土挤密效果，桩长的影响较小，当桩间距从1.2 m减小为1.0 m时桩周塑性区挤密效果显著增强，采用水泥土夯扩挤密桩处理湿陷性黄土地基时建议桩间距不大于1.0 m；锥尖阻力、侧壁阻力、水平应力比和超固结比随深度的增大呈现出先增大后减小的变化规律，埋深0～12 m范围内水平应力比在2～4变化，超固结比OCR在4～12变化，说明水泥土夯扩挤密桩显著增大了土层水平应力和强度，但深度大于12 m时水泥土夯扩挤密桩的处理效果减弱。研究结果从土层水平应力角度揭示了水泥土夯扩挤密桩的加固机理，可为湿陷性黄土地区水泥土夯扩挤密桩的工程应用提供技术支持。     

胶济客运专线非饱和原状粉质黏土固结试验

饱和度的高低是影响非饱和土固结变形特性的重要因素.针对不同饱和度的原状粉质黏土进行固结试验,得到粉质黏土的应力-应变及变形-时间的关系曲线,在此基础上综合分析应力、应变和时间三者之间的关系,进而对非饱和原状粉质黏土和浸水饱和后粉质黏土的固结压缩特性进行研究.     

山区铁路含砾黏土的工程特性和沉降规律研究

研究目的:山区铁路广泛分布承载力在150 k Pa以上的含砾黏土,这种土的工程特性怎么样、是否需要进行地基处理,研究成果很少。目前高速铁路地基遇到类似土时大多数都需要进行地基处理,有的处理深度超过20 m,地基处理的费用巨大。本文通过对含砾黏土的室内试验和现场原位测试、沉降观测综合研究,确定含砾黏土的工程特性及其沉降规律,为高速铁路地基处理积累经验。研究结论:(1)试验工点含砾黏土具有低含水率、低孔隙比、高液限、超固结、压缩系数较低的特性,属于中等压缩性黏土;(2)平板载荷试验和现场沉降观测均表明,土体瞬时沉降量占为总沉降量的比例较大,达到74%,可采取超载预压的思路以尽早完成地基土的沉降;(3)对于含砾黏土,土层厚度25 m以内、路堤填高5 m以内,采用超载预压就可以满足高速铁路无砟轨道工后沉降的要求;(4)本研究成果可为高速铁路中等压缩性土的地基处理提供依据和参考,并为相关规范积累数据。     

天津港集装箱物流中心堆场地基加固设计

研究目的：天津港集装箱物流中心堆场一期工程地表主要为碱渣覆盖,厚度1.4-3.8 m,以下淤泥或淤泥质粘土层厚约20 m。必须根据场地各功能区的承载需要加固地基,从而满足设计荷载下的沉降控制标准要求。研究方法：根据堆场的使用功能,对场地进行合理分区,确定各功能区的设计荷载、铺面类型和沉降控制标准,在分析场地工程地质、水文地质条件的基础上,进行堆场地基加固处理方案研究,确定适宜的工程措施与监测检测要求。研究结果：采用真空预压排水固结、水泥搅拌桩等措施对堆场地基进行了加固处理,经检测,效果良好。研究结论：真空预压排水固结法能够改善软土地基的受力特征,消除软基的有害变形,适合于饱和软黏土地基的加固处理,当地基天然含水量高、地下水具有侵蚀性或软土层深厚时,效果尤佳。经过加固处理后,碱渣可以作为良好的地基使用,变废为宝,具有良好的经济效益和社会效益。     

饱和软黏土地基竖井施工扰动效应分析与评价

由于挤土效应,饱和软黏土地基中竖井施工会产生附加扰动,并导致井周土体强度与渗透系数降低。基于修正剑桥模型的屈服准则,应用圆柱形孔扩张理论对不排水圆孔扩张过程中土体应力状态进行分析。根据超静孔压和径向应力的分布规律,在确定了扰动区范围的基础上,提出一种修正的基于饱和软黏土灵敏度考虑的原位扰动函数FD,并结合已有文献中室内模型试验与现场竖井施工扰动引起的固结指标变化规律的结果,验证了修正的原位扰动函数的合理性。施工扰动的合理评价有助于准确计算竖井地基的固结沉降。     

江珠高速公路深厚软土固结历史特性分析

研究目的:在软土路堤设计中,沉降计算和稳定性验算均宜考虑软土的固结历史。本文以江珠高速公路珠海段试验路堤为例,在对室内土工试验、十字板剪切试验资料整理与分析的基础上,通过研究得出该区深厚软基的固结历史特性。研究结论:研究区6～12m以上软土层为超固结状态,超固结比OCR=1.10～1.89,但所得OCR值离散性较大。区内软土深度6～12m以下为欠固结状态,超固结比OCR=0.45～0.94,计算结果比较可靠。在研究深度范围内,OCR值沿深度变化呈减小趋势。研究表明,采用十字板剪切试验判别软土固结历史能避免取样及室内土工试验对土样的扰动,结果能反映土体实际固结状态。     

隧道穿越红黏土接触带初期支护优化研究

研究目的:不同岩性接触带地质条件复杂,围岩软硬不均,隧道变形与常规地层隧道有所不同。本文以贾塬隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带地段为依托,建立相应数值模拟分析模型,对初支厚度、拱架间距、锚杆长度和间距在控制围岩变形和初支应力方面的效果进行分析。研究结论:(1)隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带时,开挖扰动引起的洞周变形占总变形量较大;(2)初期支护厚度和钢拱架间距两个参数对隧道变形和初支应力控制效果明显;(3)边墙锚杆的长度和间距对隧道变形影响不明显;(4)该成果可为隧道穿越不同岩性接触带时的支护参数优化提供参考。     

上海地区软土的循环累积孔压模型

基于上海地区饱和软土动三轴试验成果;通过对累积孔压和累积变形影响因素及发展规律相似性进行分析,将Parr提出的循环累积变形方程进行转换,引入动强度参数并提出等效循环动应力水平概念,建立能综合考虑列车荷载循环次数、静偏应力和和动偏应力耦合作用、固结方式等影响因素的上海地区软黏士累积孔压模型.结合试验结果对模型进行验证,确定不同试验条件下模型中试验常数.结果表明:模型能够较好地反映多种因素对软土循环累积孔压影响.模型仅适用于正常固结软黏土且循环应力比大于循环应力比阈值而小于临界循环应力比的情况.为提高模型计算和预测精度,用室内试验确定模型中试验常数值时,应采用跟现场实际相符的加载和固结条件.     

深圳西部通道填海及地基处理工程试验研究

西部通道口岸场地原为浅海区和蚝田,场地内遍布7．0～24．0m的淤泥及淤泥质粘土,东侧和南侧海堤所处的位置海水深,淤泥厚度大,软基处理难度很大。对此分别提出了不同的软基处理方法。对外海堤(东侧、南侧)的填筑采用抛填块石,利用爆炸排淤法结合强夯法进行处理;对场坪内软基采用塑料排水板结合堆载预压排水固结方法进行处理;隔堤、海堤与场坪的过渡带采用砂石桩加固,隔堤、海堤堤身采用强夯加固。经实践证明,上述方法是成功的,值得在类似工程中推广。     

地铁列车作用下软黏土的动力响应试验研究

土体动力特性的研究对地铁列车荷载作用下软黏土地基变形的控制具有重要意义,通过对广州地铁饱和软黏土进行动三轴试验,研究土体的动强度、动应力-动应变关系和动模量特性。结果表明:(1)在循环荷载作用下,该软黏土的动强度低于45 kPa;稳定型和破坏型的ε_d-N曲线变化规律不一致;(2)在同一动应力幅值作用下,当动应变低于动应变极限值时,频率对动骨干曲线的影响较小;(3)其他条件相同时,在振动中期,频率对动弹性模量的影响较小;在振动后期,动弹性模量的衰减程度随频率的增大而增大;土体动弹性模量随动应力幅值的增大而增大;(4)最后通过Hardin-Drnevich模型验证本文基于实验数据得到的新的归一化的试验参数是合理的,且新模型参数可为该地区同类地铁工程的软黏土动力特性研究提供参考。     

太湖湖积相黏土高压固结试验研究

对湖积相黏土土样进行高压固结试验,测出了压缩系数、压缩指数、压缩模量等压缩性指标,结果表明,太湖湖积相黏土属于高压缩性软土,并对不同深度高压作用下压缩模量的变化进行了详细的分析,为工程中预压固结处理地基的方法提供了试验基础佐证.     

徐连线软土路基接触网支柱基础的研究

研究目的:改建铁路陇海线徐州至连云港电气化工程中,连云港地区表层为软黏土(海积黏土、淤泥质黏土),其下为淤泥,地基承载力低;地基沉降变形大,容易产生不均匀沉降;当受到外界扰动时易引起土体结构破坏,致使土的强度急剧下降;工程地质条件差。针对该工程软黏土路基,结合既有线路电气化改造现状,研究适用于徐连线软黏土路基接触网支柱基础的处理方案。研究结论:(1)在表层土较深的高填方地段,采用T型基础,利用基础翼缘部分主要承受垂直荷载,基础自身不会沉降,深入软土部分开挖量小,对既有行车安全影响小;(2)对路基填土厚度不足2.0m的区段,采用浅埋扩大底基础,首先换填基底材料,采取先抛片石对软土路基进行局部加强后,再填砂石土夯实,将基础底部承载力提高到设计值后,再进行扩大底基础的施工,降低基础对原状土承载力的要求;(3)浅埋扩大底基础,经现场试验验证,接触网基础顶面的水平位移、基础转角及支柱柱顶挠度满足设计要求,安全可行;(4)研究成果对于其他地区特殊地质条件下接触网支柱基础的处理方案具有较大的指导意义。     

孔隙水含盐量对上海饱和软黏土冻融特性的影响

在河口三角洲地区使用人工地层冻结法修建过江、过海隧道工程时,高含盐量的地层冻结效果不同于以往淡水冻结.以上海市沿江地区软黏土的冻结施工为背景,对不同孔隙水含盐量的重塑软黏土进行单向冻融试验、冻结单轴抗压试验,得到不同孔隙水含盐量下软黏土的热力学特性、冻胀特性、融沉特性,冻结土的强度特性、抵抗变形特性.研究结果表明:孔隙水中的盐分能降低冻结软黏土的抗压强度、弹性模量,给工程带来不利影响;能降低土体的冻胀率、融沉系数,带来有利影响;对传热特性、融沉时间的影响不显著.冻结可以致使孔隙水中的水分子迁移,而对孔隙水中的盐分没有明显的效果.     

温州深厚软黏土流变模型识别及工程应用分析

深厚软黏土隧道在运营期间的长期稳定性是困扰隧道安全运营的重要难题。本文以温州某区段深厚软土为研究对象,在理论分析的基础上,建立了温州深厚软黏土的弹粘塑性本构模型。通过加拿大Sackville地区软黏土、温州软黏土和日本大阪软黏土的流变试验的试验数据,验证了模型的可靠性。通过流变试验数据与弹粘塑性本构模型的拟合曲线进行对比,发现建立的本构模型能够很好地反映这三种软黏土的流变性能,采用此本构模型能够很好地描述软黏土的流变特性。最终以ABAQUS为平台,开发UMAT子程序——EVPMCC,建立深厚软土盾构隧道的有限元计算模型,对深厚软土盾构隧道的长期变形规律进行数值模拟研究,探讨了软黏土流变性长期变形的影响规律。本研究可以为深厚软土盾构隧道的设计、施工、监测、运营提供一定的理论依据。     

高烈度区高地应力软岩隧道抗震措施研究

高烈度区隧道不仅面临强地震作用，而且往往面临高构造应力及软弱岩体等复杂地质条件。本文依托丽香铁路隧道，基于高地应力软岩地质条件，采用数值模拟方法，以变形缝间距及加固范围为研究对象，分析不同措施下隧道变形、地震响应特征，并对高地应力软岩条件下隧道减震措施进行研究。结果表明：随变形缝间距增大，衬砌位移逐渐减小、加速度峰值增大，由于变形缝数量上的减少导致结构吸收地震能量能力减弱，变形缝间距为12 m时达到最佳抗震效果；注浆加固条件下，衬砌位移随加固圈范围增大逐渐减小，而加速度峰值呈现先减小后增大趋势，加固圈范围为3 m时抗震效果最佳。     

真空预压下软土地基的固结特性和沉降计算方法

地基在真空排水预压条件下产生负的孔隙水压力,但其沉降计算是将膜下真空度作为等效荷载作用于地基上,按照堆载预压沉降计算方法进行的。因此,研究负孔隙水压力下土体的三向固结特性与沉降计算方法具有重要意义。对负孔隙水压力下的典型饱和软黏土样进行三向固结试验和标准固结试验,并将试验结果进行对比分析。建立真空排水预压固结微分方程,根据排水砂层和竖向砂井的边界条件对微分方程进行求解。基于按应力定义的固结度,提出考虑负孔隙水压力和土体三向变形影响的固结沉降计算方法。开展真空排水预压室内模型试验,并根据试验结果确定计算参数的取值范围。研究结果表明：三向固结试验测得的固结系数在3×10^-3cm²/s～4×10^-3cm²/s之间,是标准固结试验测得的固结系数的40倍左右;真空预压排水条件下的竖向和径向固结微分方程与砂井固结理论方程具有相同的形式,但排水边界的孔隙水压力为负值;所提出的沉降计算方法得到的固结沉降计算值与实测值最大误差为12%,总沉降修正系数为0.98～1.18时计算值与实测值吻合较好。研究结果对于准确确定真...