水下双面真空预压离心模型试验及数值模拟分析

水下双面真空预压既有低位真空比顶部真空更大降低土体内孔隙水压力的特点,又有水下真空预压可以更好利用上覆水荷载的优点。然而双面真空预压目前仅在处理疏浚土时应用,在固结机制和固结行为方面研究尚不深入。为探讨水下双面真空预压的加固特征和加固效果,采用离心模型试验模拟软土在顶部与底部同时受真空联合砂井预压,并利用有限元分析离心模型试验结果,对孔隙水压力和变形进行了比较分析,探讨了水下双面真空预压总水头分布的变化、应力路径的发展,并评价了固结速率。通过试验和分析发现,水下双面真空预压比陆上真空预压有更大的有效预压荷载,砂井能加速土体固结并减少土体最终沉降,加固区中部应力路径基本按K₀发展;同时在重力与真空双重作用下,底部孔隙水压力下降值远大于顶部孔隙水压力下降值,加固后期底部为低水头区。上述发现增强了对水下双面真空预压的认识和开发利用。     

真空预压加固土体变形机制分析

研究了真空预压加固机制,从弹簧模型中总应力及孔隙水压力变化出发,对不同边界条件下真空预压从概念上探讨了竖向和水平向土体固结变形行为。根据边界条件按K0固结和各向等压固结应力路径,分析了在真空排水固结下土体有效应力的变化及变形的发展,并依据修正剑桥模型推导了弹塑性状态下软土的静止土压力系数理论值K0MC。通过在大面积软基加固工程中的应用分析及部分工程案例统计分析,证实该机制的正确性和有效性,并发现土体的变形行为受真空排水边界条件及加固区尺度影响。对于大面积真空预压加固区中部来说,土体有效应力的改变不是各向等量改变,而是按一维压缩改变,经统计分析实际工程应用,当加固区宽度达到加固区深度(竖向排水体深度)4～5倍以上时,其中部可采用一维压缩公式计算沉降。     

真空加固前后软土工程地质性质研究

借助X-射线、扫描电镜及计算机图像处理等技术，对海积软土真空预压加固前后的结构特征进行定量分析，并结合室内试验，对比研究土体微观结构和工程性质的变化，探讨真空预压加固的机理。研究表明真空预压加固效果明显，软土工程性质得到改善。加固前软土的微结构以蜂窝状、团粒-絮凝状结构为主，大孔隙较多；加固后以团粒状结构为主，粒内和粒间孔隙变小；加固后结构单元体和孔隙未形成明显的定向性。这与堆载预压加固的结构变化显著不同。真空预压加固是在球应力即等向压力下固结。     

增压式真空预压处理软基的加固机理

常规的真空预压往往由于竖向排水板堵塞引起排水固结效果差、工期长。对此,笔者采用增压式真空预压处理某一站场软土地基弥补上述不足。通过分析对比增压式和常规真空预压处理方式下地基在加固期内的沉降、孔隙水压力变化特征,评价增压条件下的处理效果。结果表明：采用增压式真空预压三、四区地表沉降量明显大于常规处理的一区,且孔隙水压力消散速度也快于一区;而1.0 m间距的三区产生的预压沉降量较1.2 m间距的四区增加约30%;增压式真空预压利用增压管的增压作用能加速软基排水过程并改良排水板易淤积的不良性能。     

基于孔压实测资料的真空预压机理及沉降计算探讨

分析真空预压工法下土体孔隙水压力实测资料,建议将其作用过程分成三个阶段:真空吸力导致浅层土体渗透固结,并对深层土体产生"堆载"效应;浅层土体固结稳定,深层土体由受"堆载"效应向受"负压"效应过渡;深层土体在"负压"效应下产生渗透固结,并达到稳定平衡。认为真空预压法作用机理的根源并不是单独的流体渗流场产生的负压差,而是不同时段"正压"和"负压"共同作用以及在该工法水位下降现象下两种"压力"互相叠加发生的。建立了一维"双弹簧"真空固结模型,进行了土体固结分析,认为该模型能反映真空预压加固软基作用机理。获得了适合真空预压法下土体沉降的计算方法,用此法进行了沉降计算,结果比较符合实际情况,也证明了机理的合理性。     

真空堆载联合预压加固软基中孔隙水压力消散规律研究

通过实测资料分析了真空堆载联合预压中不同深度的孔隙水压力、超孔隙水压力、相对超孔隙水压力随时间的变化规律,并对孔压变化的原因进行了微观解释。结果表明:(1)处理区外侧,孔压变化主要由地下水位下降引起,受真空影响较小;(2)在处理区内,孔压变化受真空负压、土体渗透性和堆载荷载的影响。真空作用下的渗流是孔压消散的主要方式,土体渗透性的强弱影响着孔压消散的速度,消散的孔压转化成有效应力,促使土颗粒移动,对孔隙水产生挤压,这使孔压消散呈脉动性特征。     

真空预压加固区硬壳层的水分运移解析解

本文根据非饱和土体的渗流理论,建立水分运移模型,研究真空预压在稳态下的水分运移机制,给出了孔隙水压力分布的控制方程及其解析解。根据工程实测数据验证解析解的结果,并对不同参数进行分析。结果表明：稳态下真空预压水分运移模型计算的结果和现场实测数据基本吻合。扩散通量Q和降饱和系数?对上层非饱和区域的形成位置、强度及厚度的影响较大。扩散通量Q越大,土体表层的基质吸力越大,孔隙水压力变化趋势就越大;降饱和系数?在0.3~1.0 kPa-1内对非饱和土体部分基本没有影响。     

降水预压软基处理技术中孔隙水压力效应研究

降水预压是通过降低地下水位而加固软土地基的一种软基处理技术。这项处理技术的中孔压变化与堆载预压的孔压变化有所不同, 它是在通过降水减小静水压力增大有效正应力, 从而使土体固结沉降。通过上海浦东某工程降水预压试验的孔压测试, 本文分析了降水预压加固软土地基原理及孔隙水压力效应。     

高黏粒含量新吹填淤泥加固新技术室内研发

新吹填淤泥处于“稀泥汤”状态,工程特性极差,几乎无承载力,现有真空预压技术加固效果不理想,地基有效加固深度小,土体强度增长有限。为此,提出了“真空预压联合化学加固”的新思路。室内采用3种环保型化学加固剂设计了3种真空预压联合化学加固方案（VPCT1、VPCT2、VPCT3）和1种纯化学加固方案（CT）,与现行真空预压加固方案（VPT）进行了对比试验研究。研究结果表明：(1) 添加有效的化学加固剂后,新吹填淤泥在抽真空前较短的静置时间内就基本完成了自重沉积过程;(2) 化学加固剂选取得当能有效提高土体的加固效果;(3) 宏观上,VPCT3方案加固效果较均匀,加固后土体中黏粒含量明显降低、湿密度最大,孔隙比降低幅度明显,无侧限抗压强度也最大,为66.7 kPa（为VPT方案的3.5倍）;(4) 微观上,VPCT3方案加固后,土颗粒之间的孔隙总面积、孔隙平均周长、总孔隙数、孔隙比、孔隙率等最小,单元体之间有良好的定向度、排序性最好,连结方式以面-面为主导,相互之间接触紧密,团聚现象最明显。因此,相对于现行的真空预压技术而言,VPCT3方案土体加固效果非常明显,也较均匀,可以进一步开展现场试验研究,探讨其付诸于工程实践的可行性。     

真空联合堆载预压近海软基加固效果分析

根据舟山近海软基处理的监测数据,详细分析了地表沉降、分层沉降、孔隙水压力及土体水平位移等变化规律。分析表明:6 m以下土层预压后单位土体的压缩量较大,与该土体土质和预压前土层未被压缩有关;每级堆载的施加使孔压相应增加,但因真空预压占主导地位加之孔压的转化,使孔压仍呈下降趋势,且产生的联合超静孔压始终小于0, 说明采用真空联合堆载预压加固软基过程中,抽真空形成一定的负超静孔压后,快速堆载不会出现地基失稳现象;一定深度下土体水平位移由收缩变为向外挤出,是因井阻使真空度沿深度衰减较大,产生的真空吸力小于堆载产生的向外的附加应力。真空联合堆载预压的有效影响深度可达塑料排水板以下4 m。     

真空预压加固软土地基变形与固结计算研究

考虑真空度的衰减情况,对真空预压加固软基的变形和固结度计算方法进行了研究。先根据真空预压时砂井的真空压力状态建立了真空预压的空间轴对称变形模型,用位移法推导该模型在等应变条件下的变形及体积应变计算公式。在此基础之上结合Hansbo砂井地基固结理论和真空预压的边界条件,推导了忽略竖向渗流情况下的真空预压加固软土地基的固结解析解。比较文中计算方法与已有计算理论和现场试验实测资料结果表明,体积应变的计算对真空预压的孔压和固结度的计算有较大的影响,而直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式计算会导致较大误差。在固结度计算中,采用Hansbo的近似方法能满足计算精度的要求,所得计算结果与实测结果吻合较好     

真空排水预压工程中真空度的现场测试与分析

在分析真空和负压基本物理概念的基础上,总结了真空排水预压工程中真空度现场测试技术和应用现状。通过室内试验及工程实践证明,真空排水预压情况下,地下水位以上的软粘土仍是饱和的,因此,对地下水位以上真空度测点,真空表读数实际反映的是该处的孔隙水压力;而对地下水位以下的真空度测点,真空表读数无意义。     

越南金瓯化肥项目真空预压监测成果分析

越南金瓯化肥项目软基采用真空预压法处理,在预压过程中采用了膜下真空度、地面沉降、分层沉降、地下水位、孔隙水压力、深层水平位移等多种监测方法。对监测目的、方法做了介绍,根据监测的数据预测了最终沉降,计算了固结度,为卸载提供了依据。     

底部抽真空预压法砂井地基固结解析解

基于谢康和等应变条件砂井地基固结理论和Hansbo砂井固结理论,考虑底部抽真空预压法加固方法中真空作用面位于固结土层底部的实际边界条件,推导出忽略竖向渗流情况下的底部真空预压加固地基固结方程解析解答。根据超孔压固结方程形成过程以及其解析解表达式,分析其与一般负压径向固结解答的区别。通过室内模型试验实测数据与解析模型计算结果的对比表明,不同位置处孔压和固结度计算值与实测结果吻合较好,从而验证了该模型的合理性,同时运用该模型也可有效验证已有关于底部抽真空室内模拟及现场原位试验结果。底部抽真空轴对称固结解析解可为底部抽真空技术的实际工程应用提供基础性的理论支持,推动底部抽真空技术的大规模推广应用。     

劈裂真空法加固软土地基的效果分析

针对常规真空预压法加固软土地基中存在的问题,介绍了最新研制开发的气压劈裂真空预压法及其施工工艺,并通过现场试验段测试结果分析了劈裂真空法加固软土地基的效果。测试结果表明,较常规真空预压法而言,劈裂真空法可以提高真空荷载向深层土体中的传递效率和加速超静孔隙水压力的消散,既可改善深层软土的加固效果又可加速地基固结,缩短工程工期;劈裂真空法加固地基的沉降效率大于常规真空预压法处理地基,沉降易于收敛,有利于工后沉降的控制。通过加固前后孔压静力触探试验测试结果对比和取样室内试验土性参数变化分析,论证了劈裂真空法加固深层软土地基的有效性和优越性。     

絮凝−真空−电渗联合加固滩涂软土的模型试验研究

针对真空预压作用下排水板淤堵与排水条件受限等问题,提出絮凝−真空−电渗联合加固法。首先通过沉降柱试验确定合适的有机絮凝剂,然后采用该絮凝剂,分别在 48 h（开始介入真空预压,固结度为0 ）、60 h（排水速率明显下降,固结度为60%）及 84 h（排水速率近乎 0,固结度为 80%）时介入电渗,开展不同电渗介入时间的絮凝−真空−电渗联合加固试验。试验从排水量、十字板剪切强度、含水率与孔压等对比分析联合加固的有效性,确定其最佳电渗介入时间。试验结果表明：当固结度为 80% 时介入电渗,絮凝−真空−电渗联合加固法能够有效地抑制排水速率减小的趋势,增长有效排水时间。同时,土体的抗剪强度和承载力亦得到大幅提升,孔压消散更加均匀。此外,在阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的作用下,初始排水速率快,在一定程度上使土体的渗透性得到提升,有效地解决了排水板淤堵问题,说明絮凝−真空−电渗联合加固法具有较强的优越性。     

基于增温加热技术的淤泥真空预压现场试验研究

增温加热联合真空预压技术是一种新型淤泥脱水固结技术,尚未开展有关的现场试验研究。以白洋淀底泥为研究对象,采用一种间歇式温致相变汽化发生器联合真空预压技术进行淤泥脱水固结的现场试验,从热动力学和渗透固结理论方面阐述了增温加热联合真空预压的技术原理,并将处理效果与常规真空预压进行对比分析。结果表明：增温加热联合真空预压技术...