吹填土地基长期沉降与预测技术

以天津港某吹填土地基加固工程为依托,以现场监测和数值模拟为主要手段,对吹填土地基加固期(施工期)和使用期(长期)沉降进行现场监测,确定吹填土地基施工期和长期沉降的发生发展特性;运用有限元软件对施工期监测结果进行拟合,确定吹填土长期沉降的数值预测模型;并通过该模型分析吹填土地基长期沉降的发生机理。研究结果表明:文中提出的数值模拟方法可有效模拟吹填土地基的施工期和长期沉降,但由于未考虑土体的次固结沉降,长期沉降模拟结果偏小,二者相差16.7%;排水板打设区的土体孔隙水压力消散较快,固结效率高;排水板下卧层软土的持续固结变形是造成吹填土地基长期沉降较大、时间较长的主要原因。     

盘锦典型吹填场地真空预压模拟分析

由于经济发展需要,我国沿海地区吹填造陆广泛开展。针对辽东湾吹填土研究较少的不足,文中通过对盘锦沿海吹填土野外调查及室内外实验研究,对比分析不同物源、不同固结时间、不同场地渗透条件下两典型场地成分特征、物理力学性质等;进一步理论研究并基于FLAC3D软件建立真空预压数值模型,模拟分析吹填软基加固过程中固结沉降规律,为吹填造陆技术发展提供参考。     

吹填软土固化室内试验研究

针对软土场地表层填筑砂石等材料日益稀缺的问题,进行吹填软土固化室内试验研究。采用无侧限抗压强度试验对比研究吹填软土在低掺入比情况下3种固化剂的加固效果。结果表明：在3种固化剂的低掺入比情况下,吹填软土经固化后强度均增长明显;在水泥中加入复合激发剂和矿渣微粉,对固化土的强度均有提高,矿渣微粉的效果优于复合激发剂;总掺入比不变,采用矿渣微粉替代部分水泥可以进一步提高固化效果。通过室内试验研究吹填软土在低掺入比下的固化规律并反馈工程应用,解决了软土场地填筑材料稀缺的难题。     

吹填淤泥固化室内试验研究

为了解决吹填土含水率高、压缩性大和排水固结时间长等工程问题,提出使用复合型固化剂固化吹填土,从而达到节省工期、节约成本的目的,为吹填土地基的加固提供一种经济可行的方法。通过单掺试验、正交试验和抗渗抗剪试验等方法,研制出3种效果较好的固化剂。试验结果表明:类别3固化土(复合掺入2%水玻璃、3%生石膏和0.5%苛性钠)固化效果最佳,但综合考虑原料成本因素,在类别2(单掺0.04%)的三乙醇胺的性价比最高。     

疏浚吹填高程预测系统

设计研发了可在吹填泥塘中勘探取样、监测作业的疏浚勘测平台,包括一系列取样、制样、真空预压模型试验等装置。采取勘察取样、沉降监测、室内土工试验、模型试验等一系列手段,结合吹填土的物性指标法、分层总和法、一维有限应变法等计算方法,原位土沉降计算方法及软件计算系统,形成了吹填区吹填高程预测的软件和硬件系统。将吹填高程预测系统应用于滨州港海港港区6#~8#泊位后方吹填区的吹填高程预测,结果表明,当采用真空预压法处理吹填土地基时,要达到3.5 m的交地高程,场地的吹填高程不应小于8.55 m。     

吹填土固结模型及其应用研究

吹填土路基在荷载作用下会发生较显著的变形,危害极大。因此,为探究吹填土的固结变形规律,进行了分级加载固结试验。结果表明:分级加载条件下,吹填土固结具有非线性特征;与Kelvin模型、Burgers模型对比,用四元件固结模型方程能更好地描述吹填土的固结行为;论证了四元件模型应用于其他软土固结研究的可行性,分析了模型方程中物理参数(η_1、η_2、E_1、E_2)变化特征;提出基于四元件固结模型的软土路基固结沉降预测方程,结合实例分析验证了该模型在解决实际工程问题的可行性。     

横沙八期吹填土粒径分布规律

横沙八期工程由于吹填面积巨大，导致了吹填土质的多样性和分布的差异性。为了研究超大围区内吹填土土质的变化规律，通过对实际吹填场地钻孔取样，进行土工颗分试验，分析了吹填管口横向和纵向吹填土质的分布规律。结果表明：超大围区内吹填土泥面下约3.0 m深度范围内基本为粉砂，该深度以下则为细砂；距吹填管口150.0 m范围内主要为细砂，该范围以外主要为粉砂。分析结果可为吹填造陆过程中的管线布设和平整度控制提供参考依据。     

真空荷载下超软土固结试验及土颗粒移动数值模拟研究*

新近吹填超软土经真空预压浅层加固后,普遍会在排水板周围形成土体强度相对较高的小范围区域,该区域范 围内的土体较密实,抗剪强度较高,而沉降较小,即所谓的“土桩”,“土桩”范围外的土体固结效果较差,造成大面积 吹填淤泥现场加固不均匀现象。针对以上现象,首先进行了吹填土无砂真空预压室内模型试验,并研究土体在加固过程中 颗粒组成、沉降、孔压水头高度和含水量的变化情况;其次采用颗粒流数值软件PFC2D从微观角度进行模拟,探究土颗粒的 移动情况。室内模型试验结果：真空预压加固后,土体产生不均匀沉降,排水板处产生半径为20～25 cm明显的隆起,排水 板附近土体细颗粒含量和密实度明显升高,渗透系数下降,形成一个相对密实和弱透水性的“土桩”现象。数值模拟分析 表明：土颗粒在土体表面负压影响下向下移动是土体固结下沉的原因,排水板附近的土颗粒在排水板负压影响下向排水板 方向移动,是形成“土桩”的根本原因。     

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。     

吹填砂性土长期沉降计算

港口码头工程中的堆场一般通过回填堆载而成。受限于吹填工艺,易导致吹填口局部细粒含量偏高。由于土体非水平层状,无法直接用分层总和法和经验公式计算长期沉降。为解决该工程问题,首先通过砂性土蠕变试验,得到不同细粒含量、不同细粒类型的流变元件相关参数;然后利用流变元件参数在Flac 3D中进行分析计算;最后利用常用的经验计算方法拟合长期工后沉降。把Flac 3D结果与试验数据和经验计算方法计算值进行对比,表明砂土的长期沉降可采用数值模拟和双曲线法结合的方法。     

吹填土预加固厚度计算模型研究

基于吹填法的原理及预加固厚度所考虑的变量建立吹填土预加固厚度计算模型。介绍了分层法吹填的目的与原理,详细介绍分层法吹填土预加固厚度模型计算。提出不同的地基土,选择不同重量的加固机器,应该根据具体的工程概况计算泥浆预加固厚度,以便使吹填土满足后期地基加固的施工条件。     

南友高速公路膨胀土的本构模型和破坏模式

以南友高速公路等工程中的典型膨胀土为研究对象,针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性,设计并开展了系列室内试验,同时进行理论分析,提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型。     

基于静力触探CPT测试数据的轨道基础沉降分析

轨道式龙门吊作为重箱堆场主要起重设备,轨道基础对地基的沉降及其差异沉降非常敏感。目前,国内主要结合勘探及室内土工试验数据,采用规范法对基础沉降进行计算分析。静力触探技术能反映土体原位物理力学性质、具有测试速度快及经济效益高等优点,因此广泛应用于国外地基处理效果评价。基于中东某集装箱码头工程的吹填砂场地静力触探测试数据,采用国际公认的Schmertmann方法对轨道基础的沉降及其差异沉降进行计算分析。工程实例的计算结果表明:基于静力触探测试数据的轨道基础沉降计算方法的分析结果满足轨道基础的国际设计标准,研究成果可供类似海外工程参考。     

无砟轨道松软土路基加固与沉降控制试验研究

无砟轨道线路对工后沉降控制要求十分严格,路基工程工后沉降主要为路基铺轨完成后地基的残余沉降,厚层松软土路基沉降控制是路基建设中的重点与难点。结合路基不同部位要求,采用桩板结构、桩筏结构及桩网结构联合超载预压进行地基加固,通过典型工点进行现场试验测试与验证,有效控制了路基工后沉降,整个路段内纵向沉降较为均匀,区段路基满足铁路高速、安全、平顺的运营要求,加固措施有效可行。     

分层总和法计算高速公路沉降的修正研究

通过非线性有限元计算,得出一个与路堤填筑高度及地基土体压缩模量有关的沉降综合修正式子,它使得单向分层总和法中的e-lgp法的计算结果修正后能够考虑土体侧向变形。实例验证表明:经此式修正后的沉降值更接近实测值,误差很小,具有一定的工程参考价值和借鉴意义。     

高速公路填砂路基的设计与应用

对于少土多砂的地区,采用砂砾填筑路基具有较好的社会效益和经济效益。通过成熟的河砂填筑路基经验,对利用汉江流域漫滩粉细砂填筑砂土路基的设计和应用进行了研究,总结出了较为合理的设计与应用工艺。     

真空联合堆载预压法在工程应用中的进一步改进

介绍真空联合堆载预压法在工程实际应用中的进一步改进,在市政道路真空联合堆载过程中使路基一次成型。工程实际应用表明：可达到降低路基施工成本,缩短施工工期,减少工后沉降的效果。为类似工程的应用提供依据。     

疏浚泥固化处理进行填海工程的现场试验研究

疏浚泥固化处理后用作填方用土是疏浚泥处理的有效方法，但在我国还没有在实际工程中应用过。结合我国实际条件，在现场进行了疏浚泥固化处理的施工、浇筑，并对填筑地基进行了取样强度试验和原位静力触探试验研究。结果表明固化土的强度随水泥掺加量的增加呈线性增长，浇筑地基取样的强度比室内制样强度降低10％～50%，填筑地基的承载力可以满足填海工程地基设计的要求，疏浚泥固化处理土可以用作填海工程的材料。     

考虑结构性邓肯-张模型在天津吹填软土中的应用

土的结构性对土的工程力学性质影响较大。邓肯-张模型是基于重塑土而建立的模型,荷载较大时,偏差较大。文中通过三轴试验,对考虑结构性邓肯-张模型在吹填软土中的应用进行了试验研究。结果表明：考虑结构性邓肯-张模型比原始邓肯-张模型更适合有结构性的吹填软土。该研究成果对吹填场地沉降计算及控制具有一定的理论价值。     

土性对真空预压加固效果影响的室内试验研究

分析计算黄骅电厂新近吹填软土的真空预压模型槽试验过程数据,结果表明:该软土在真空预压80 kPa荷载作用下,经过150 d的排水固结作用,尽管应变固结度达到90%以上,能够有效消除残余沉降,但应力固结度较低,不足50%,土体的强度较低。