分级真空预压联合电渗和强夯法试验

真空预压联合电渗法是疏浚淤泥最有效的地基处理方法之一,但由于真空预压阶段排水板淤堵导致土体固结不足,同时电渗阶段土体开裂严重导致界面电阻较大、能耗过高,该方法在实际工程中并未得到广泛应用。基于此提出一种新的方法,即分级真空预压联合电渗和强夯法,以克服原方法存在的缺陷;同时研究在不同真空分级级数下分级真空预压联合电渗和强夯法对疏浚淤泥的加固效果。采用自制玻璃模型桶,通过室内模型试验对疏浚淤泥加固过程中的土体出流量、电流强度、土体表面沉降以及试验后土体含水量、土体十字板剪切强度、土体pH值和阳极腐蚀量等进行监测。试验结果表明：在分级真空预压、电渗、强夯联合作用中,采用分级施加真空压力的方式有效缓解了真空预压阶段排水板淤堵,使得土体出流强于真空预压联合电渗法,土体表面沉降发展更显著;在电渗阶段与强夯结合有效提高了土体致密性,弥补了土体裂缝,增强了电路电流,提高了电渗排水效率;采用分级真空预压联合电渗和强夯法较传统真空预压联合电渗法而言阳极腐蚀量更小,能耗更低;真空分级级数越多,对疏浚淤泥的加固效果越好;在试验中采用分3级施加真空压力的方式处理疏浚淤泥,处理后的土体十字板剪切强度达到105 kPa,含水量降至37.6%,对疏浚淤泥的加固效果最优。     

EKG电极形式对电渗联合真空预压加固效果的影响

通过宁波滨海某围海造陆工程电渗联合真空预压的现场试验研究,对强度、含水率、沉降、孔压等参数进行监测,比较新型管式EKG电极和传统板式EKG电极对吹填淤泥的加固效果。结果表明:管式EKG电极加固区域的土体强度更高,孔压消散更快,沉降量更大,深部含水率更低,是更为高效的电极材料。主要原因在于,管式EKG电极排水通道更为畅通,不易被淤泥堵塞,从而为软黏土电渗联合真空预压加固提供了更为有效的电极材料。     

掘进机黏性渣土结泥饼机制及聚合物改良研究

针对掘进机在黏性地层中施工刀盘结泥饼的问题，以无锡地铁4号线某矩形顶管工程为例，通过添加不同质量的聚合物对不同含水率的渣土进行改良，测试改良前后渣土的黏附强度、不排水抗剪强度及高温环境下渣土的保水能力，并通过液塑限变化分析渣土改良的机制，借助泥饼形成风险分区图评估泥饼形成的风险与改良效果。研究表明： 1）添加聚合物和水对渣土黏附强度有一定影响，增大含水率能显著降低渣土的黏附强度，当渣土含水率为35%~45%时，添加聚合物能有效降低渣土的黏附强度； 2）含水率的增大会降低渣土的不排水抗剪强度，而添加聚合物能有效增强渣土的不排水抗剪强度，当添胶比达到0.15%后增强效果显著； 3）聚合物能提高渣土的液限和保水能力，保证渣土的流塑性满足施工需要； 4）结合泥饼形成风险分区图，比较渣土-金属界面的黏附强度和渣土的不排水抗剪强度，可以综合判断黏性渣土结泥饼的风险和改良效果。     

絮凝剂对电渗处理河道疏浚淤泥的影响

河道疏浚淤泥含水量高,流动性大,运输和处置较难,且易对环境造成二次污染,需要对其进行脱水处理,而且脱水后的疏浚淤泥可以作为道路路基的主要填充材料,提高资源利用率。因此为了更好地提高疏浚淤泥的脱水效果,利用自制的电渗试验装置,对疏浚淤泥进行了无机絮凝剂电渗排水试验。先将疏浚淤泥进行初步脱水,使其含水量保持在75%左右,作为待用土样;再根据无机絮凝剂FeCl3和Al2(SO4)3的不同掺入比配制溶液,与待用土样充分混合,静置24h后装填土样启动电渗试验。电渗过程中监测排水量和电流强度,试验后测量土体的含水量和pH。试验结果表明:絮凝剂对疏浚淤泥电渗排水效果有着明显的影响,并存在最佳掺入比使得排水效果最好,其中FeCl3与Al2(SO4)3的最佳掺入比均为0.1%;当掺入比高于最佳值时,将会降低电渗排水效果;与纯电渗试验相比,随着絮凝剂掺入比的增大,电流会增大,电渗能耗也随之增大;试验后,土体的含水量有明显降低但分布不均,主要表现在FeCl3作用时阳极区域高于阴极区域,而对照组和Al2(SO4)3作用时阴极区域优于阳极区域;由于试验过程中絮凝剂的水解以及电化学反应,在试验前后土体均保持酸性,且随着絮凝剂掺入比的增加,土体pH会随之降低,电导率会随之增加。     

脲酶诱导碳酸钙沉淀固化黄土界面强度优化试验研究

为了研究脲酶诱导碳酸钙沉淀固化黄土界面联结性能,采用正交设计,针对影响碳酸钙沉淀生成的主要因素,开展了原状黄土拼接后的直接剪切试验,在基液浓度充足的条件下,通过极差分析和方差分析相结合的方法,分析了海藻酸钠浓度、氯化钙浓度、脲酶浓度等因素对界面直接剪切强度的主次影响因素顺序及演变规律,基于正交设计得到的最优组合开展了不同基液浓度对最优组合的影响。研究结果表明:影响脲酶诱导碳酸钙沉淀的主次影响顺序为:氯化钙浓度、脲酶浓度、海藻酸钠浓度;试验得出的最佳组合为B₄C₄A₄,即氯化钙浓度为2.0 mol·L^-1,脲酶浓度为40 kU·L^-1,海藻酸钠浓度为40 g·L^-1;随着尿素浓度的增加,抗剪强度逐渐增大,且尿素浓度从0.8 mol·L^-1升高至1.2 mol·L^-1时的增加趋势明显,从1.2 mol·L^-1升高至1.6 mol·L^-1的增加趋势减缓。工程建议值为1.2-1.4 mol·L^-1。     

黄土路基双灰桩联合电渗法排水试验研究

非饱和黄土路基由于增湿会产生附加变形,降低路基强度。为研究非饱和土排水过程中含水率、离子含量、土体强度的变化规律,提出了双灰桩联合电渗法的排水技术,采用自主设计的试验系统进行了室内模型试验。试验表明:通过双灰桩联合电渗法使非饱和黄土路基内部的水分产生向双灰桩侧的迁移,含水率平均下降15 %;两侧双灰桩中的Ca2+等离子向土体内部迁移,结合双灰桩的膨胀挤密作用以及胶凝反应,提高了路基土体的强度,对路基产生一定的加固作用。     

真空预压联合不同工艺加固吹填土现场试验研究

为研究真空预压联合不同工艺加固吹填土的实际效果，依托具体吹填工程，开展了无砂垫层真空预压分别联合水袋堆载、电渗及增压式真空预压3种工艺的加固吹填土现场试验，并对比分析加固效果。结果表明：无砂垫层真空预压联合3种工艺的加固效果都要好于单纯真空预压工艺；真空预压联合水袋堆载工艺加固后的地基承载力相对最高、土体含水率相对最低；增压式真空预压工艺加固后的土体表层沉降总量、平均比贯入阻力和平均抗剪强度都相对最大，且施工单价成本相对最低；真空预压联合电渗工艺的加固效果与其他2种工艺相比，优势不突出。     

反复冲击压缩高岭土动力特性SHPB试验

为了探明软黏土在反复冲击压缩荷载作用下的动力响应，利用SHPB（Split Hopkinson Pressure Bars）试验技术，建立高岭土SHPB试验系统，进行反复冲击压缩试验。通过比选确定合理的试样厚度、整形器和冲击速度用以提高试验结果的精度；开展了7组不同厚度、含水率和冲击速度的高岭土试样测试，试样厚度分别为10，15 mm，含水率分别为24%、29%和36%，冲击速度分别为3，5 m·s^-1。试验结果表明：含水率29%的试样，冲击速度为5 m·s^-1更有利于试样应力均匀性的实现，反复冲击次数的增加亦提高了试样的均匀性，在反复冲击后，试样应变量下降约16%，而应力峰值提高了约30%；反复冲击过程中，高岭土试样的应变出现软化现象，随着冲击次数增加，试样的应变峰值经历“降低-上升-降低”的过程；平均应变率与含水率反相关，相同试样厚度下，冲击速度为5 m·s^-1，含水率为24%的试样反复冲击下的平均应变率最大为210 s^-1，冲击速度为3 m·s^-1，含水率为24%的试样的平均应变率依然最大为177 s^-1；高岭土试样的压缩波速主要受含水率的影响，含水率越高，波速越大，含水率为36%的试样波速最大值为313 m·s^-1，厚度为10 mm的试样能更有效获取冲击压缩波速。     

表面刷浆对膨胀土强度影响的试验研究

以合肥市地铁某号线工程为背景，采用室内常规三轴试验的方法对表面刷浆后膨胀土的抗剪强度指标黏聚力c和摩擦角φ进行研究，从而模拟小导管超前注浆加固对紧邻加固区以外土体强度的影响。研究结果表明:表面刷浆处理后的试样与普通试样相比，黏聚力和内摩擦角增大，含水率降低。故小导管超前注浆加固不仅提高加固区土体的强度，同时提高紧靠加固区周围土体的稳定性。     

含水率和法向循环荷载对残积土剪切特性的影响

为了研究花岗岩残积土的静、动力剪切特性，利用大型直剪仪进行了一系列法向恒荷载和法向循环荷载作用下的直剪试验，采用了不同的含水率(13%、17%、21%、25%)、振幅(5、10、20、30 kPa)、法向加载频率(0.5、1、2 Hz)和初始法向应力(50、75、100 kPa),研究了残积土的剪应力、体积变形、强度参数和微观结构的变化规律。试验结果表明：在单调直剪和法向循环荷载作用下的直剪试验中，随着含水率的升高，土体由剪切软化变为剪切硬化，黏聚力先增大后减小，内摩擦角逐渐减小；在法向循环荷载作用下的直剪试验中，土体上、下剪切强度均随着含水率的升高先增大后减小，当含水率为17%时达到最大。相比于单调直剪试验，法向循环应力削弱了土体剪切强度，且含水率越低，强度比越小，法向循环应力对土体强度的不利影响越大；剪应力和法向位移随法向应力发生周期性波动，且剪应力和法向应力间存在相位差；土体剪切强度和法向位移随着振幅的增加先增大后减小，且振幅越大，剪应力幅值越大；法向加载频率越高，土体剪切强度越小，体积剪缩量越大。     

在建隧道排水系统结晶堵塞试验

为了探究在建公路隧道排水系统结晶堵塞机理,分析隧道排水系统结晶堵塞的发展过程,自主研制了可模拟隧道初支混凝土、地下水渗流过程、隧道排水系统的试验装置系统.通过该系统模拟了富水隧道排水系统渗流结晶过程;通过检测隧道排水管排出溶液的pH值、总碱度、Ca2+浓度以及排水管内的结晶量等,研究了速凝剂掺量、地下水水质对生成结晶体...     

碱激发煤制气残渣地质聚合物的制备及性能

煤制天然气残渣（CSNGS）是一种可用于制备地质聚合物的潜在新原料，然而关于用该工业废渣制备地质聚合物的报道却很少。采用机械球磨手段对煤制天然气残渣进行活化改性，分别以氢氧化钠（NaOH）溶液和氢氧化钾（KOH）溶液为激发剂，在不同条件下制备煤制气残渣地质聚合物，并对其强度进行对比。然后，通过X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）以及红外光谱（FT-IR）等微观试验手段对比研究了2种煤制气残渣地质聚合物的微观结构和强度形成机理，并分析了激发剂中不同碱金属阳离子对地质聚合物性能的影响。研究发现，随着热养护温度的升高，2种煤制气残渣中晶体峰强降低，地质聚合物的硅铝比（Si/Al）升高，地质聚合物的强度增加。研究还发现，在适当的热养护条件下，当激发剂浓度在6~9 mol·L^-1时，2种煤制气残渣地质聚合物均可以获得较高的力学强度。由SEM分析可知，较高的热养护温度和适当的激发剂浓度可以生成大量的水化硅铝酸钠凝胶（N-A-S-H）或水化硅铝酸钾凝胶（K-A-S-H），使地质聚合物的微观结构变得更加致密，从而使试件具备良好的力学性能。此外，NaOH溶液对煤制气残渣的碱激发效果要优于KOH溶液，这不仅是因为钠离子与负离子的结合能力强于钾离子，更有效地保证了地质聚合物骨架中的电荷平衡；而且与钾离子相比，钠离子更容易形成具有2个或3个SiO₄四面体桥接单个AlO₄四面体的地聚合物凝胶，这使材料形成了更加致密均匀的微观结构。研究结果表明：地质聚合物最高强度分别为36.1 MPa（NaOH）和27.8 MPa（KOH），因此，以煤制天然气残渣为原料制备地质聚合物具有很高的研究和应用价值。     

改性水玻璃固化硫酸盐渍土的试验研究

水玻璃是目前广泛使用的化学灌浆材料,对岩土体有明显的固化效果。为了提高水玻璃的固化效果,对温度改性水玻璃溶液固化硫酸盐渍土与复合改性水玻璃固化硫酸盐渍土进行了试验研究,并通过无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验以及电镜扫描试验,分析探讨了温度改性水玻璃与复合改性水玻璃固化盐渍土的机制。结果表明,温度改性与复合改性后,水玻璃的固化效果有明显的提升。     

盾构隧道壁后注浆中“定时浆”试验研究

我国盾构隧道广泛使用凝结时间较长的单液浆，但由于注入后不能及时凝结常常引发管片上浮、浆液流失等工程问题。针对这些问题提出“定时浆”的概念。通过在单液硬性浆中添加氯化铝溶液与水玻璃，基于浆液的胶结时间、流动度、28 d强度等指标研究了“定时浆”的配方。结果表明： 1）通过先加入氯化铝溶液再加入水玻璃的方法，可以实现浆液“定时”凝结； 2）在硬性浆中掺加0.50%~0.75%的氯化铝溶液、1.00%~1.25%的水玻璃，可以达到良好的定时效果； 3）通过简单的注浆设备改造可以形成“双液单注”的定时注浆工艺。     

水泥搅拌桩在滨海软土地基加固中的应用分析

结合广东滨海某机场跑道扩建工程深厚软土地基试桩施工及检测,通过室内试验对比制定水泥掺量及外加剂配比方案,合理调整施工工艺,达到龄期后对各试桩进行取芯检测.结果表明:水泥掺量宜为18％,之后每增加3％,桩身强度可提高至少0.6 MPa;掺入3％氢氧化钠,强度能够提高2倍以上;施工工艺宜为双管旋喷,"四搅三喷",钻进速度宜...     

渗透结晶型材料添加剂对水泥浆液性能影响试验

为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液,选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron,将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中,添加量为水泥总质量的0.6%～1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究,使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能,通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能,通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明：Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响,随着添加量的增多,浆液结石率显著提高,当添加量为1.6%时,浆液结石率可达98.7%;Penetron可改变注浆体内部孔隙结构,有效降低水泥浆液渗透系数,提高注浆体抗渗性能,当添加量从0%增加至1.6%时,注浆体渗透系数从5.03×10^-7 m·s^-1降低至3.40×10^-8 m·s^-1;Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度,标准养护28 d,添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa;在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在,且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析,证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用,当添加量为水泥总质量的1.4%～1.6%时,可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。     

原状粉质黏土抗剪强度的恢复试验研究

利用静力三轴仪对长春地区原状土进行固结不排水抗剪强度试验，根据摩尔强度理论得出原状土的抗剪强度指标c和φ值。然后加入不同含量的氯化钙、明胶及氯化钙、明胶组合剂，对扰动土进行重塑，分别得出与原状土强黏聚力明胶含量，与原状土内摩擦角氯化钙含量，以及原状土黏聚力和内摩擦角两者添加剂组合含量，并分析黏聚力和内摩擦角影响因素和加入添加剂重塑土抗剪强度变化的原因。研究结果表明:含1%明胶、7%氯化钙重塑土黏聚力和内摩擦角与原状土基本拟合。