深圳湾海底淤泥大变形固结试验研究

深圳湾海底淤泥含水量很高,在外加荷载作用下,其固结压缩过程具有明显的大变形特征。选取深圳湾西部通道口岸处海水下3 m海底淤泥制作土样,对重塑土样进行固结及渗透交叉试验。通过测定土样的孔压、压缩变形以及渗透过程中的排水量,研究深圳湾海底淤泥的体积压缩系数、大变形固结系数的变化规律。研究结果表明:深圳海底淤泥的大变形固结系数在常用荷载内变化不大,设计估算时可作为常数,而体积压缩系数在固结过程中随孔隙比的变化较大,如假定其为常量采用简化的解析求解,会使得出的结果误差较大,甚至大于采用Terzaghi固结理论计算的偏差。     

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。     

各向异性固结对饱和软土地基抗震性能的影响研究

实际工程中的土通常表现为各向异性固结状态。通过循环三轴试验对各向异性固结软土的动力特性进行研究,发现各向异性固结软土地基的动强度将随固结比加大而降低,在地震荷载作用下,土体更容易发生破坏。而以往抗震设计中仅考虑土体的各向同性固结动力性质,显然是偏于不安全的。     

珠海海相软土次固结变形特性及其系数取值研究

次固结变形是导致深厚软土区基础设施过大工后沉降的重要原因,为研究珠海海相高含水率软土的次固结特性和次固结系数的变化规律,对珠海典型区域不同深度原状土样进行一维次固结压缩试验,分析固结压力、超固结比、不同加荷比对珠海软土次固结性状和次固结系数的影响。试验结果表明：次固结时程曲线呈反S型,同一土样累计次固结变形量约占总变形量的25%,在压缩变形过程中不可忽略;次固结系数随固结压力的增大先增大再减小最后趋于稳定,在固结压力200 kPa左右达到峰值;次固结系数随超固结比的增大呈非线性减小,超固结比越大,土体次固结系数减小的程度越大;次固结变形随加荷比的增大而增大,但最终固结沉降量由所加的最大荷载决定。将试验得到的珠海软土次固结系数与其他沿海地区软土次固结系数对比发现：珠三角软土次固结系数在0.015～0.02之间,大于长三角和天津地区软土次固结系数,其次固结特性相对长三角和天津地区的更明显。在试验结果的基础上结合已有文献中的试验数据,建立珠海软土次固结系数与压缩指数、天然含水率和塑性指数的线性经验公式。研究结果可为珠海地区软基处理合理设计和长期变形准确预测提供参考。     

高速铁路微膨胀泥岩破碎土非饱和渗透特性研究

非饱和渗透系数是非饱和膨胀泥岩土体渗流分析及水-力耦合研究的基础,对工程建设和工程病害预防具有重要意义。以新疆哈密地区微膨胀泥岩破碎土为例,制备4种不同初始干密度重塑土样,采用压力板法和滤纸法试验测量其土-水特征曲线,采用变水头试验测量土样饱和渗透系数;通过自主研制的土柱渗流试验装置进行恒定体积条件下一维土柱入渗试验,探究湿润锋前进法和瞬态剖面法的适用性,以获得不同初始干密度土体的非饱和渗透性曲线,并结合试验值对Childs和Collis-Geroge (CCG)渗透系数预测模型进行修正。结果表明：新疆哈密微膨胀泥岩破碎土的基质吸力范围为1～10⁵ kPa,渗透系数范围为10^-9～10^-4 cm·s^-1;试验土样初始干密度越大,大孔隙占比越小,阻渗作用越明显;CCG渗透系数预测模型可较好地反映土体渗透性曲线发展趋势,但在量值上随吸力的增加逐渐“远离”土体实测渗透性曲线;修正后的CCG渗透系数预测模型可反映不同初始干密度下土体渗透性曲线的发展规律。     

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.     

考虑孔隙比的冻胀弱敏感性土修正PCHeave模型研究

针对我国严寒地区高速铁路路基填料和机场填方等工程具有严格的压实度要求,而考虑孔隙比的冻胀弱敏感性土冻胀影响研究尚未有系统性的理论分析,采用理论与经验分析相结合的方法,基于冻胀弱敏感性土的孔隙比与渗透系数和未冻水含量之间的关系,建立考虑孔隙比的修正PCHeave模型。基于该模型分析孔隙比与冻胀量、冻结深度和冻胀率之间的关系,并进行试验对比验证。研究结果表明：孔隙比与冻胀弱敏感性土的未冻水含量之间存在很好的线性关系;冻胀弱敏感性土的冻胀量和冻胀率均随孔隙比先增大再减小,即存在一个最不利孔隙比使得冻胀量和冻胀率均达到最大值;冻胀弱敏感性土的冻结深度随孔隙比增大而逐渐增大;若仅考虑孔隙比对饱和渗透系数的影响,冻胀量和冻胀率均随孔隙比显著增加,若仅考虑孔隙比对未冻水含量的影响,冻胀量和冻胀率均随孔隙比减小,但减小幅度很小。冻胀弱敏感性土通常被认为不能产生显著冻胀,在一定孔隙比下也能产生较大冻胀,同时考虑孔隙比对饱和渗透系数与未冻水含量的影响要更合理。冻胀弱敏感性土的冻胀不能忽略孔隙比的变化,与试验结果对比,该模型能够较好地描述孔隙比对冻胀弱敏感性土的冻胀影响。     

动力排水固结法加固软土路基孔隙水压力长消规律数值分析

采用FLAC3D软件对动力排水固结过程进行数值模拟,对动力排水固结法加固软土路基时土中孔隙水压力的变化做了分析,以探求孔隙水压力的长消规律,为动力排水固结法加固机理及施工方法提供理论根据。     

循环荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力变化规律的试验研究

为了对循环荷载作用下软粘土的工作性状有更深入的了解,文章通过应力控制的循环三轴试验,研究分析了循环应力比、循环次数、振动频率、超固结比对饱和软粘土的孔隙水压力变化规律的影响,得到了一些有益的结果。     

固结比对饱和砂土液化的影响研究

在影响砂土液化的众多因素中，固结比的作用已经引起了广大科研工作者的注意，研究表明这是影响饱和砂土液化的一个重要因素，本文通过动三轴实验，研究了在不同固结比下砂土的液化全过程，分析表明，固结比影响了砂土液化过程中的应力状态，从而造成在不同固结比情况下，砂土的应变，液化强度和孔隙水压力发展出现明显不同。固结比的不同会影响到砂土的液化应力状态，从而造成应变发展的没，固结比为1的实验受拉破坏先于受压破坏，对于其它的固结比，拉压破坏先后顺序与土的特性和孔隙水压力的发展有关。并且，由于因结比大的砂土在动荷载作用下易于达到剪胀，从而应力－应变曲线迅速向稳定形态过渡；随着固结比的增加，导致影响反应剪力出现所需要的动应力也愈大，从而砂土液化强度会有所提高，但是，因固结比增加引起砂土强度的增加的趋势会受到动摩强度的限制，大固结比情况下的砂土进入剪胀较早，因而抑制了砂土残余孔隙压力的积累，影响了极限孔隙水压力的发展，研究表明，固结比愈大，砂土的极限孔隙水压力呈线性下降趋势。     

列车荷载作用下板式轨道与饱和地基动力分析

研究目的:近年来随着我国大量高速铁路的建成及投入运营,列车高速运行对周边环境振动的影响日益显著。且在沿海地区,高速铁路干线修建在饱和软土地基上,饱和软土地基具有剪切波速低、含水量高等特性,高速列车会在饱和软土地基上引起较大的振动响应。因此,本文采用板式轨道-饱和地基耦合振动模型研究了高速列车荷载作用下轨道和饱和土体的振动响应问题,为有效解决高速列车引起的环境振动问题、优化高速铁路路基设计提供理论指导。研究结论:数值分析结果表明,采用多孔饱和介质模拟饱和土地基能够更准确地分析高速列车引起的振动响应,增大轨道刚度可有效控制钢轨位移响应,且在路基设计过程中合理控制基床厚度可减小土体中液相介质的存在对土体动力响应的影响。     

排水固结法加固软土路基合理填土速率的确定

铁路路基通过软土地区 ,采用排水固结法处理后的路堤填筑速率直接影响加固的效果。以袋装砂井处理的软基为例 ,在渗透固结分析的基础上 ,建立等强度方程 ,通过比选接近度曲线 ,选定合理的填筑速率 ,从而达到更好的加固效果。     

水泥改良软土次固结变形特性试验研究

人工配制不同水泥掺量的水泥土,进行一维固结蠕变试验,研究水泥掺量对水泥土次固结特性的影响;测定水泥土吸附结合水含量,确定吸附结合水含量与水泥掺量的关系,探究水泥对软土次固结特性的影响机制。研究结果表明,水泥土的结构强度随着水泥掺入比的增加而增大,水泥掺入比低于10%,其增速缓慢;超过10%,增速明显。水泥土的主固结时间几乎不受固结压力影响,随着水泥掺入比增大明显减小。水泥改良软土的次固结系数Cα与固结压力p的关系曲线在结构强度附近存在峰值点,起始阶段,次固结系数随着固结压力增加逐渐增大;超过峰值后,随着固结压力增加先是明显减小,最后逐渐趋近于基本不再变化的常数。施加的固结压力低于水泥土的结构强度时,e-lg t关系曲线近似呈直线,主、次固结界限模糊,主、次固结划分点难以确定;超过水泥土的结构强度时,e-lg t关系曲线呈反S形,固结压力越大,线形特征越明显,主、次固结分界点越清晰。水泥土的次固结系数Cα与压缩指数Cc的比值近似为一常数,水泥土的Cα/Cc值明显低于原状土,几乎不到原状土Cα/Cc值的一半,Cα/Cc值与水泥掺入比aw呈线性递减关系。水泥土的吸附结合水含量Wg与水泥掺入比...     

不同加载频率及循环应力水平对人工冻融软土动力特性影响试验研究

近年来冻结法作为一种提高土体强度的手段被广泛应用于地铁隧道施工中,然而在列车循环荷载作用下冻土融化后会产生较大变形,影响地铁列车的运营安全。基于室内动三轴试验,研究列车加载频率、应力幅值和固结压力对冻融土体动孔压及应变的影响,得到地铁列车循环荷载下冻融软土的动力特性规律。试验研究表明:冻融后土体强度显著降低,且由于列车循环荷载作用会发生更大程度的下降。在地铁不同频率荷载下,其加载频率越低,动孔隙压力值越高,冻融后软土应变增幅明显。在相近循环应力比下,固结压力比应力幅值对冻融土动力特性影响更大。同时,基于试验数据,建立地铁列车循环荷载作用下的冻融土孔压累积模型,模型预测值与试验值较为吻合。     

高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结研究

采用Laplace变换和传递矩阵法推导高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结变形的解析解,通过与ABAQUS数值计算结果对比验证解析解的正确性。利用解析解对某高速铁路沿线成层弱透水层的固结性状进行研究,计算地下水位动态变化下土层的固结变形量、变形速率和超静孔隙水压力随时间的变化,并分析土层压缩模量和渗透系数对土层固结变形的影响。研究结果表明:随着地下水位降低,土层中孔隙水压力逐渐降低,土层固结变形量和变形速率逐渐增加;当地下水位保持稳定后,土层固结变形速率逐渐降低,但土层仍持续较长时间的固结过程;土层压缩模量越大,土层系统总沉降量和沉降速率越小;土层渗透系数越大,土层总沉降量越大,水位稳定后土层系统完成固结的时间越短。     

超高性能混凝土气体渗透性能的试验研究

目前,国内关于UHPC的气体渗透性能的规范和测试方法是缺失的。基于此,通过改进的CEMBUREAU法及吸水孔隙率试验研究水胶比、硅灰掺量、钢纤维、PP纤维对UHPC气体渗透系数的影响,得出材料组成对UHPC的气体渗透性能的影响规律,从而为UHPC的工程应用提供设计依据。研究结果显示,水胶比为0.18～0.22时,在任一硅灰掺量的条件下,随着水胶比的增加,UHPC浆体的气体渗透系数也随之显著增加,且水胶比变化引起的气体渗透系数的变化幅度随硅灰掺量的增加而逐渐减小。在同一条件下,掺入硅灰会导致UHPC气体渗透系数的降低。总体来看,硅灰对基体早龄期的气体渗透系数影响较大,而随着养护龄期的延长影响逐渐降低。另外,钢纤维及PP纤维的掺入均对UHPC的气体渗透系数均有不利影响,而延长养护龄期可以明显改善UHPC的抗气体渗透性能。而UHPC的吸水孔隙率与气体渗透系数之间呈较为明显的线性相关性,表现为气体渗透系数值越大,孔隙率越高,可以近似表征UHPC的抗气体渗透性能。综合来看,与普通混凝土相比,不同类型的UHPC均表现出较好的抗气体渗透性能,气体渗透系数基本小于1×10^-19 ...     

京沪高速铁路阳澄湖段软土的蠕变特性和次固结特性试验研究

基于京沪高速铁路阳澄湖地区原状软土的一维固结试验,探讨该地区软土非线性蠕变变形特性。研究先期固结压力、应力水平、加荷比、加载时间以及超载预压对次固结系数Ca值的影响,得到该地区软土Ca与Cc值之间的关系。试验结果表明:该地区软土在相同的应力水平条件下,加荷比大的土样蠕变变形更小,增大加荷比可以减小次固结系数;经预压处理后,土样的次固结系数Cα与预压力p和预压时间密切相关,超载预压可以减小软土的次固结系数,进而能够有效减少工后次沉降;加载的时间间隔对次固结系数有较大影响,加载时间间隔越长,次固结系数越小,主固结和次固结的区分越不明显;次固结系数与先期固结压力无明显相关,Ca和固结压力p可用双曲线拟合;试样的次固结系数Ca与压缩指数Cc之间呈现良好的线性关系,Ca/Cc值的范围在0.018～0.035之间。     

饱和软土地基排水固结法的流固耦合计算模型

对处理饱和软土地基时采用排水固结法进行相应的简化，提出3点假定，结合Biot固结理论，建立了该问题的流固耦合模型的控制方法，从而较好地考虑了排水条件对材料参数的影响，依据迭加原理，对地基的初应力条件进行简化，获得了体积压缩与土体骨架压力和孔压间的对比关系，并由虚功原理建立了饱和软土地基排水固结法流固耦合问题的有限元计算格式，分析了不同排水井间距的地基处理效果。     

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...     

考虑水荷载作用的铁路隧道衬砌结构设计

采用室内模型试验方法,通过改变围岩注浆圈模拟介质的渗透系数,进行10组铁路隧道衬砌结构的水荷载折减系数测试试验,研究水荷载折减系数与注浆圈综合渗透系数的关系。试验结果表明,当围岩注浆圈渗透系数小于10-5cm.s-1时,水荷载折减系数取0~0.3为宜;反之,取值为0.3~1。按考虑水荷载和不考虑水荷载两种受力模式对隧道衬砌结构进行计算分析结果表明,存在较大水荷载作用的隧道衬砌结构设计不宜套用标准图,建议采用钢筋混凝土圆形衬砌结构。