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。     

滨州港港区吹填土渗透固结特性试验研究

为准确确定滨州港吹填土地基处理参数,采用渗透固结和真空预压2种试验方法研究滨州港吹填土的物理性质参数与固结压力的关系,结果表明：试验后吹填土的参数仅与固结压力的大小有关,与其初始状态无关,且各参数的变化速率在压力小于50 kPa时比压力大于50 kPa时快。渗透固结试验中100 kPa压力和真空预压试验中-100 kPa压力对吹填土的压缩效果基本相同,试验后各土样物性参数基本一致;如采用真空预压对吹填土地基进行处理,在不采取堆载等其他措施的情况下,吹填土的极限含水率为44%,孔隙比为1.23,密度为1.78 g/cm3。     

真空预压下考虑渗透系数变化的吹填土地基固结分析

吹填土的含水率高达80%以上,孔隙比大。使用真空预压法加固吹填土,土体孔隙比变化很大,土体的渗透系数也随之发生很大的变化。通过室内真空模型试验获取土样在真空荷载下的固结规律和力学参数。采用修正的剑桥模型,并考虑渗透系数随孔隙比变化的非线性关系,运用比奥固结理论分析模型槽试验中土体在真空荷载下的孔压、孔隙比变化规律。其计算结果与实测值对比表明,该模型能很好地分析吹填土在真空荷载下的固结规律。计算结果显示:贴近排水板的土体在很短时间内被压密,造成吹填土地基固结缓慢。因此,若采用不考虑渗透系数变化的计算模型计算吹填土的固结度,该模型的计算值比考虑渗透系数变化模型的计算值大,与实际情况不符。故在进行吹填土地基固结计算时,考虑渗透系数变化是非常必要的。     

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。     

低应力水平下吹填土的固结特性研究

通过室内固结试验,研究了低应力水平下吹填土的固结特性。试验结果显示出吹填土在e-σ’坐标系下存在着由超软土状态向一般软粘土状态固结转化的界点。在界点之前,不同初始含水率的吹填超软土孔隙比沿不同曲线变化;在界点之后,不同初始含水率的吹填超软土孔隙比沿土体所固有的压缩曲线变化。对比分析了吹填超软土和普通软土的固结变形量、压缩系数、固结系数的变化规律。     

南沙港区软土固结孔压特性试验研究

根据南沙港区主要地层土的室内试验和现场测试成果,分析固结过程中土体孔隙水压力变化特性。结果表明：三轴试验固结过程中,淤泥、淤泥质土和粘质粉砂孔隙水压力消散相同百分数的固结时间存在数量级差别,淤泥质土和粘质粉砂的渗透系数不能由时间-沉降曲线确定;三轴不排水剪切过程中,粘质粉砂中孔隙水压力随剪应变先增大后减小,表现出密实砂的孔隙水压力变化特性;该区域地基真空预压加固过程中吹填层、粘质粉砂层和淤泥质土层中的孔隙水压力随膜下真空压力增加而迅速降低,而淤泥层中孔隙水压力缓慢下降,地基土层具有明显的成层特性。     

曹妃甸地区生石灰加固吹填土地基的试验研究

吹填土是用挖(吸)泥船通过泥浆泵和管道将含有大量水分的泥沙输送到海(江、河、湖)岸等指定区域而形成的沉积土,吹填土一般具有容重小、孔隙比大、含水量高、颗粒很细、固结性能差等特点。曹妃甸地区利用港池疏浚土完成吹填造地面积约200km2,为尽快满足施工设备进场条件要求,缩短沉积固结时间,使吹填土尽快形成具有一定承载力的地基,是亟待解决的问题。曹妃甸地区吹填土地基主要以细颗粒土和混合土为主,采用固化法处理吹填土地基在时间上具有较大优势,通过对现场不同地块进行吹填土地基处理试验,从而确定更加经济可行的掺拌比例和深度,并提出提高生石灰加固地基效果和节约生石灰用量的建议。     

真空预压法加固吹填土软基

以东疆港区围海造地为工程背景,详细论述了真空预压法加固吹填土软基的工程措施及观测结果。实践证明使用真空预压法,100d后地基总沉降量可达到2m,地基土的平均固结度超过85%。经过加固的地基抗剪强度明显增加,孔隙水压力明显减小,地基的承载力可达到80kPa以上。     

基于FLAC3D的吹填土真空预压数值分析

吹填土的固结变形属于流-固耦合大变形问题,通常的有限元软件对此类问题的模拟分析较为困难,而利用FLAC3D对吹填土固结变形进行研究则十分便利,这主要表现为FLAC3D本身的算法更适合解决高度的非线性问题和流-固耦合问题。为了便于研究在真空预压过程中大窑湾吹填土的固结与变形特性,利用FLAC3D将修正剑桥模型和比奥固结理论相结合,分别用"面层负压法"和"节点负压法"模拟两种实际的真空压力施加方法,并通过数值计算对比了这两种方法在加固过程中沉降变化、位移变化及孔隙水压力变化的特点,计算结果表明"节点负压法"更有利于真空度在土体中的传递,相应的加固效果更好。     

静动力排水固结法处理吹填海相泥沙软基试验研究

为加固吹填海相泥沙形成的软土地基,在汕头市东海岸围海造地的吹填区域内,进行堆载预压的静态排水固结法、强夯施工的动力排水固结法等试验,采用“降水+堆载+强夯”的静动力排水固结法加固吹填海相泥沙形成的软土地基。通过现场测试,研究施工过程中各层地基沉降、水位和孔隙水压力、土体位移变化情况,对处理前后的地基进行土工试验和原位测试研究,并验证该方法对海相泥沙的处理效果。研究表明,静动力排水固结法显著提高吹填软土地基的承载特性,可广泛应用于围海造地软基加固工程中。     

施工期边坡稳定性分析中适用的强度

对目前施工期边坡稳定分析中通常采用的抗剪强度进行分析,施工期的地基土强度除应考虑施工过程的填土对地基的固结作用外,还应考虑施工期间地基土在自重条件下的固结作用,并建议采用分别考虑填土重力和地基土自重力的固结度所计算的强度。另外,采用垂直附加应力计算强度时,不符合稳定性分析的应力状态应是极限应力状态的极限状态设计原则,采用土条重力计算强度更为合理。     

吹填土地基工程特性及加固处理技术

曹妃甸地层土均为吹填堆积而成的吹填土质,具有厚度大、面积大、固结时间长、液化程度高等特点。对该类吹填土的地基加固,针对不同工程地质可选择不同的加固处理技术。本文通过对曹妃甸吹填土地基分别采用强夯法和真空预压法的试验研究,得出两种方法在不同土质下各自的良好经济性和技术优越性结论。     

吹填土对筒型基础结构工作性能的影响

针对吹填土对筒型基础结构工作性能影响的问题,进行三维有限元模拟研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与吹填土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和不同厚度吹填土作用下筒型基础结构各点土压力的变化趋势,揭示筒壁所承受土压力的分布规律以及不同厚度吹填土的影响。该结果为防波堤的筒型基础结构稳定性验算提供了依据。     

青岛港矿石码头地基处理堆载预压区监测

以青岛港矿石码头软基处理工程为例,着重介绍了软土地基在堆载预压下土体的变形、固结过程。对地表沉降、孔隙水压力、地下水位进行了现场观测。通过对实测数据进行分析,堆载预压法处理青岛港矿石码头吹填土及海相沉积形成的软基加固效果是显著的。     

淤泥土细观渗透固结实验研究

吹填淤泥粘粒含量高,细观结构的高孔隙比却表现为宏观的小渗透系数两个矛盾的组合.为了研究吹填土固结问题,对其细观结构及细观渗流本质进行试验研究.以深圳大铲湾吹填淤泥为样本进行了微观试验研究,研究指出:吹填淤泥土为明显絮状结构,孔隙率大,孔洞较多,颗粒边界强结合水水膜明显;地基处理后的淤泥大孔径孔隙明显减少,小孔隙也被堵塞,结构变得更致密;而渗透试验的结果表明其渗透系数在10-7～10-8量级,渗透系数极低,因此不能认为众多贯通孔隙即为渗流通道;通过电场作用下淤泥土的渗透系数试验发现渗透系数随着电压的变化而变化,进而验证淤泥渗透系数受结合水含量和有效孔径控制.     

含水率对吹填超软土固结特性的影响

吹填超软土具有高含水率、高孔隙比、高压缩性、低强度等工程特性,其工程试验是勘察工作的重点和难点。以大连某地区吹填超软土为研究对象,在室内配制多组不同含水率的试验样品进行标准固结试验。对含水率变化与固结特性指标中的固结系数和次固结系数之间的关系进行研究,分析含水率对其固结指标中的固结系数和次固结系数的影响规律,用于指导吹填超软土地基处理的工程实践。     

基于Gibson 大变形固结方程的软基沉降预测方法

基于Gibson大变形固结方程,结合吹填淤泥高压固结试验成果,对简化该方程的3个假定条件进行了验证,在此基础上提出了分级荷载下双层软基沉降预测的大变形固结简化方法,将其应用于围海造陆工程吹填淤泥与原状淤泥双层软基沉降过程预测,结果表明:1)常规预压荷载(≤200 kPa)下,固结压力0～25 kPa与25～200 kPa范围内,吹填淤泥的孔隙比e与有效应力及渗透系数与(1+e)分别满足线性关系,大变形固结系数近似为常数;2)大变形固结简化方法预测的双层软基沉降曲线相比于经典固结理论,更接近于实测曲线,为软基沉降预测提供了一种简易实用的方法。     

辽东湾典型场地吹填土性质研究

针对辽东湾地区吹填土理论研究较少的现状开展野外勘察研究,初步查明辽东湾吹填土分布特征和工程性质概况,发现吹填物源、固结时间、场地渗透条件等影响因素差异使得该地区吹填土性质多样。选定2个典型场地,通过压缩固结试验、压汞分析、扫描电镜等进一步深入分析,研究A、B两类型吹填土工程性质及微观结构特征,并结合埋深变化总结其固结规律。结果表明:A地吹填土不同埋深固结度不同,但其固结阶段相同;B地不同埋深吹填土固结度和固结阶段均不同。     

渤海湾海洋疏浚泥的药剂絮凝与固结特性

海洋疏浚泥一般具有颗粒细、含水率高、渗透性差等特点,药剂真空预压法能够大幅提高海洋疏浚的加固效果,但是,目前关于渤海湾海洋疏浚泥的药剂絮凝与固结特性不甚清楚.为此,基于东营吹填土的矿物成分与物理性质,对经过CaO与APAM两种絮凝药剂预处理后海洋吹填土的絮凝特性与固结特性进行研究.研究结果表明:该地区疏浚泥为淤泥质粉质...     

强夯法在排水固结加固后地基工程中的应用

通过对地面变形、孔隙水压力的监测,分析了强夯施工时地基的有效变形率随夯击次数的变化规律及夯点的分布情况,以及强夯作用下土体中孔隙水压力的增长和消散规律,从而进一步找到了孔压增量与夯点距离的关系、孔隙水压力与深度的关系,及孔隙水压力的消散过程。并通过试夯验证和确定设计技术参数,施工后检验结果表明采用该法处理排水固结后地基对消除粗粒料过大的孔隙比、提高地基承载力、减少残余沉降和差异沉降都有极大的作用。