水泥与生石灰处理吹填土对比试验研究

吹填土是由水力吹填形成的,颗粒很细,固结性能差,吹填以后要经过很长时间才能自然沉积固结,待表面形成硬壳后方可进行加固处理,因此,缩短沉积固结时间,使吹填土尽快地从泥浆状态转变为具有一定承载力的地基,是亟待解决的问题。在室内进行模拟加固方法的沉降柱试验,对吹填土加添固化剂以加速其沉积固结。固化剂主要选用水泥和生石灰,对两种添加方式的机理及固结效果进行详尽的分析和研究,初步找出加固效果产生差异的原因,从而揭示其固化机理,为吹填土地基的加固提供一种更加经济可行的方法。     

孔隙变化对吹填土地基真空预压固结的影响

吹填地基真空加固过程中,吹填土由液体泥浆变为固态土体,其孔隙降低非常大。由于土体的渗透性和压缩性是孔隙比的函数,因此,吹填土在固结过程中固结系数变化很大,而现行设计方法中固结系数取为常数,这导致预测结果和实际结果差异较大。为考虑固结过程中孔隙变化对固结过程的影响,推导了真空荷载作用下土体固结系数与有效应力的关系,并将该关系应用于巴隆固结理论,从而建立吹填土地基真空固结分析模型。通过室内模型试验,验证了该模型的合理性。计算结果表明,考虑孔隙变化的影响时,吹填土地基前期固结速度快,而在后期逐渐变慢。由于排水面附近土体渗透系数迅速降低,阻碍了周围土体中孔隙水向排水面排出,因此,与现行固结设计方法计算结果相比,吹填土地基后期固结速度慢,总体固结时间长。     

动力排水固结法加固吹填黏性土的模型试验研究

为了研究动力排水固结法加固吹填土地基的效果,研发了大比例尺的室内模拟试验装置并开展了试验。重点对夯沉量、土体内孔隙水压力的瞬时和长期变化进行了监测和分析,得到如下结论:夯击产生的能量以波的形式向土体内部传播,由于波的作用造成土体拉伸形成裂隙,这些裂隙成为初期的排水通道; 孔隙水压力的动态变化具有明显的脉动特性,夯击瞬间出现负增长,然后再累积增长; 不同深度土体的孔隙水压力增幅不一样; 土体表面铺设的砂垫层不仅可以用做排水,还可以作为静力荷载,有助于土体的排水固结。     

高黏性吹填土固结过程中细颗粒迁移规律研究

软土地基在真空预压过程中,受强大的真空吸力作用,产生固结压密。其中一类软土黏粒含量较大,排水固结过程中产生细颗粒迁移现象,令土体固结的同时细颗粒也积聚在排水板四周,形成泥膜,造成后期排水通道堵塞,降低了固结效率。本研究采用室内试验模拟吹填土排水固结过程,监测颗粒分布情况,探讨细颗粒迁移规律,从颗粒空间分布特征解释高黏性吹填土固结机理。研究证实,固结条件影响细颗粒迁移现象:自重沉淤固结期间,细颗粒迁移受边界条件及渗流路径影响; 加压固结期间,细颗粒迁移受附加荷载产生的垂直压力影响,随着土体含水量的减少,黏粒迁移趋势逐渐减弱,黏粒不再表现出明显的迁移趋势,土体中细颗粒分布从竖向条带状逐步转变为水平向条带状。同时,高黏性吹填土固结过程中,将土样未加分散剂测试得到的粉粒含量称为似粉粒,随着吹填土排水固结过程的持续,吹填土似粉黏比不断地增加。固结时间越长,似粉黏比随深度增加而减小的特征越明显; 与排水管水平距离较远的土体似粉黏比有所增大。似粉黏比作为吹填土固结过程的指标,与土体强度大小成正比,可间接反应强度变化规律,为确定流塑状态及软塑状态的高黏性吹填土固结程度提供了定性指标,直观地反映出土体固结程度。研究表明,随着固结排水过程的持续,排水速度减慢,吹填土粉黏比不断增加,固结程度迅速增加。     

广西北部湾人造陆域吹填土生物固结试验研究

结合微生物对岩土工程特性影响的研究现状,选取黑曲霉、放射型土壤杆菌及地衣芽孢杆菌3株菌种,首先通过压缩试验研究了不同微生物菌种及其培养液掺入土样后对土样固结特性的影响情况,然后借助矿物和化学成分分析及土粒比表面积测定等手段,初步探索微生物改良吹填土机制。研究表明,掺入微生物菌种及其培养液后土样的压缩系数av1-2均有降低,压缩模量Es1-2均有增加,最大降幅和升幅分别为29%和37%;土样的矿物成分没有改变;土中高价阳离子明显减少,但这不是造成土体压缩特性变化的主因;掺入放射型土壤杆菌、地衣芽孢杆菌后土样土粒的比表面积分别增大到1.49倍、1.45倍,菌株改变了土颗粒间的连接状态,从而导致土体颗粒的增多或者土体结构的变化。     

新近吹填土固结系数为变量的固结方程研究

围海造陆吹填区内吹填土加固前为泥浆状态,含水量高达80%以上,初始孔隙比较大。通过室内试验得出吹填泥孔隙比随固结应力的变化关系以及渗透系数与空隙比的关系,最终建立渗透系数随固结应力的变化关系; 考虑加固过程中渗透系数随加固时间是变化的,对巴隆固结理论进行改进; 利用改进后的固结理论对吹填土真空预压模型试验进行计算,计算结果与试验基本吻合,表明采用本文提出的变参数固结理论计算能取得很好的计算效果。     

吹填土固化处理试验对比分析

采用固化的方法对吹填土进行固化处理,通过室内实验对固化剂不同掺入比的吹填土进行击实试验,得到不同龄期固化土的无侧限抗压强度.实验结果表明,随着固化剂掺入比的增加,固化后吹填土的强度和弹性模量均有较大的提高;根据压缩实验得到固化土的应力应变关系,并对故固化土的破坏模式进行了定性分析.     

真空预压处理吹填土的微结构特征试验

首先进行了吹填泥浆沉降柱试验,取得了未经真空预压处理的吹填土土样,并在天津滨海新区临港工业区真空预压处理后吹填场地上获取原状土样。其次,对所取土样进行了微观试验土样制作和电镜扫描,获取了未处理和经过真空预压处理土样的SEM照片,最后运用微结构处理软件,对其微结构进行定量化分析,研究了真空预压过程中吹填土的微结构变化规律。结果显示,经过真空预压作用,颗粒和孔隙等效直径、面积、周长、形态比和圆度明显减小,颗粒和孔隙数量明显增大,其原因是在真空预压处理过程中,吹填土的原始结构被破坏,进而形成了新的结构。     

真空预压法加固吹填土的沉降试验研究

大面积吹填软土过程中,排水固结方法处理软土地基的效果最好。但当吹填土为初始含水率大于120％软黏性土时,固结效果不良。为了优选吹填土固结方案,提高固结效率,室内模型试验设置4个模型箱,将2组排水板和2种排水板间距组合,进行正交试验。采用双曲线模型、指数模型、以及修正指数模型对沉降量进行预测。比较后得到4种试验方案中采用国产B型排水板、间距40cm时的吹填土表面沉降量最大,其沉降量采用修正指数模型拟合效果最好,预计吹填土在此排水状态下达到固结度90%耗费的时间最短,为预测吹填土工后沉降量提供参考。     

快速加固吹填土的室内模拟试验

吹填造陆是解决沿海地区建设用地不足的主要方法之一。为了使吹填土在较短的时间内获得较好的加固效果,结合吹填土特殊工程地质性质和加固过程中强度增长具有阶段性的特点,提出了边吹填边加固的加固思路。在该思路的指导下进行室内模拟试验。试验发现不同加固阶段吹填土强度增长表现出明显的分带性;与竖向排水体距离小于25 cm的土体强度增长较快;随着加固时间的延长,待加固土体强度整体增长;当持续真空加荷一个月时,部分待加固土体承载力已达到80 kPa。可以看出,强度增长与外部荷载的大小、渗透路径的长短、附加应力的大小密切相关。分阶段加固的方法在一定程度上抑制了泥皮的形成,缩短了真空加荷时间,节约工期,有利于吹填土的加固。     

以吹填砂为覆盖层的饱和软粘土地基强夯试验研究

针对某港区工程陆域不同区域的地质条件和工程荷载,进行了不同工艺的强夯试验,对夯坑周围地表变形、土体水平位移以及孔压的增长和消散进行了观测,并对强夯加固效果进行了试验研究。研究表明,采用强夯法加固以吹填砂为覆盖层的饱和软土地基是可行的,有效加固深度可达到6 ~7 m,吹填砂层厚度对有效夯击率和碎石土垫层的作用有显著影响。由于吹填砂层和淤泥质粘土层中的粉细砂薄层有利于孔隙水压力的消散,用强夯法处理该类地基时,如果设计加固深度较小时,可以不设置竖向排水体。通过对试验数据的分析研究,获得强夯法加固该类地基土的最佳强夯参数和施工工艺,并且认为选择强夯施工工艺应考虑吹填砂层厚度。     

A simple solution for drainage through a 2-dimensional hydraulic fill stope

Inadequate drainage has been attributed as the major cause of failure of several hydraulic fill stopes that have claimed lives. Therefore it is necessary to be able to predict the pore water pressure developments and flow rates throughout the filling operation. There are computer programmes that can simulate the hydraulic filling of a mine stope and enable computations of the pore water pressures, flow rates and hydraulic gradients at any time. This paper presents a simple analytical solution for estimating the maximum pore water pressure within the stope, flow rate and the hydraulic gradients at the entry and exit. The proposed solutions are verified against solutions derived from FLAC, a finite difference software, and the agreement is found to be excellent. A simple equation for the hydraulic gradient at the top of the stope, as a function of the height of water within the fill, is also presented.     

穿层爆破在南桐矿瓦斯抽放中的应用与数值模拟

穿层抽放是一些高突矿井常用的瓦斯治理手段,在穿层抽放时采用爆破技术已被证明具有良好的抽放效果。以重庆市南桐矿穿层爆破为背景,建立了穿层深孔爆破数学模型;利用数值计算和现场实测抽放数据相结合的方法,分别研究了各爆破孔、控制孔动应力的变化以及爆破应力场强度与抽放效果的关系。研究结果表明,穿层抽放的特点决定了爆破孔与抽放孔的布孔方式。由于炮孔斜穿煤层,煤层各断面动应力场分布极不均匀,药包中心控制孔所受动应力为控制孔中最大。在南桐矿薄煤层试验条件下,药包长度为3.2 m的爆破孔平均破坏半径为0.57 m,较其他两排炮孔大20%以上。炮孔中药包长度是影响瓦斯抽放量的重要因素。爆破孔的平均单孔抽放量较控制孔高55%,爆破钻场较非爆破钻场平均单孔流量大49%。     

强夯在高路堤填筑上的应用

介绍强夯法在填筑运城－三门峡高速公路的一个41高路堤中的应用。分析了夯期检测和长期监测的结果，并与分层碾压法进行比较，说明强夯法具有压实度高，含水量适宜的范围宽和施工速度快的优点，可在高填方工程中推广应用。还简要介绍了袋装砂井在过湿土地基处理中的应用。     

红砂岩路基强夯处理大变形数值模拟方法与效果分析

针对红砂岩路基难以压实的特性,采用强夯方法,提高红砂岩路基压实度。基于强夯处理红砂岩路基的现场试验,采用显示动力有限元程序LS-DYNA建立强夯三维模型,对强夯的动力响应进行了数值模拟,研究了强夯作用下红砂岩碎石土路堤的应力-应变变化规律,得到了强夯后土体的应力场、位移场,并与现场试验结果进行了对比,分析了强夯加固红砂岩路基的作用机制及有关夯击参数的取值方法,认为直径为2 m的夯锤在1 200 kN•m夯击能作用下的有效影响深度为4～6 m,锤间距（中心距）不宜大于3.5 m。     

吹填软土低位真空预压室内试验及其数值模拟

以天津滨海新区临港工业区吹填软土为试验材料,以普通型竖向排水板、改进型竖向排水板及改进型横向排水板进行室内低位真空预压试验。结果表明,利用普通型竖向排水板进行低位真空预压试验,在真空-堆载联合作用下,28 d表层土体强度达到10 kPa,但中间土体强度偏低,整体呈两边硬中间软的夹心层;以改进型竖向排水板进行低位真空预压试验,前10 d土体强度增长与普通型竖向排水板试验接近,后期土体强度增长明显比前者快,28 d表层土体强度达到12 kPa,中间土体强度略有提高,但整体均匀性仍较差;以改进型横向排水板进行低位真空预压试验,28 d表层土体强度达到11 kPa,强度增长比改进型竖向排水板试验慢,但中部土体强度和整体均匀性均优于改进型竖向排水板试验。基于上述试验成果,运用有限元模拟低位真空预压试验过程,计算沉降量和孔隙水压力并与实测数据对比,发现两种竖向排水板试验计算结果与实测数据吻合较好,改进型横向排水板试验稍差,但基本上都能反映低位真空预压过程中土体沉降量和孔隙水压力变化趋势。     

广西北部湾人造陆域吹填土电冲击特性研究

吹填土陆域的固有特性是造成其频受雷击的重要因素之一。针对广西北部湾吹填土的电冲击特性,结合理论分析、室内试验和数值模拟的方法对其展开研究,探究其与外电场的响应规律。首先从Archie电阻率模型理论出发,结合土体的介电常数公式,提出了吹填土的电冲击模型,认为影响其与外电场之间的响应规律的主要因素是干密度、含水率和含盐量。电冲击试验表明,吹填土击穿场强随含水率对数和干密度对数的升高呈线性降低,随含盐量的升高呈指数降低。再结合数值模拟结果发现,含水率、干密度和含盐量越高,吹填土内部场强越大,受冲击电场作用越显著,对外电场的响应越强烈,其中又以含水率和含盐量的影响为主。     

低能级强夯+CFG桩复合地基处理新填土地基

以工程实例对低能级强夯+CFG桩加固新填土地基的技术和施工方法在贵州山区的应用作了介绍,并结合静载试验,动力触探测试,低应变测试,沉降观测等数据对试验结果进行了分析总结,为山区建设中新填土地基处理提供了新的思路和经验     

强夯法有效加固范围的数值模拟

强调了强夯单点夯击时的三维空间概念,并建立了这一概念的地基模型及相应的数值模型,目的在于通过数值模型的模拟,从土力学及土动力学基础了解强夯有效加固范围的分布。并用实测资料验证了模型的实用性,证明其模拟结果与实际情况基本相符。