真空预压联合电渗加固高塑性软土的试验研究

为处理常规排水固结法难以处理的高塑性软土,进行了真空预压联合电渗加固的大比尺室内模型试验研究。试验首先对塑性指数为26～29的高塑性软土进行真空预压的加固,待固结度达到80%后启动电渗进行加固。试验中对电流、电势和表层沉降等进行了全面的监测。试验结果表明电极反转、间歇通电技术有利于提高电能的利用率。土体强度由加固前的0～7.1kPa增长到加固后的18.2～26.2kPa。后期电渗对强度增长的贡献十分明显。     

直排式真空预压法加固软土地基的试验与研究

目前常规真空预压法加固软土是通过设置真空管网、水平向排水砂垫层和竖向排水体共同完成。为节省砂源和经费,设计了直排式真空预压法,它是对常规真空预压法的技术改进和创新。本文通过对直排式真空预压与常规真空预压现场试验区的监测与检测数据对比分析得出:直排式真空预压大幅度提高了真空预压的能效,即直排式真空预压在排水板不同深度内的真空压力比常规真空预压高出10%～50%,且深度越深效果越显著;直排式真空预压的沉降速率比常规真空预压提高约30%,直排式真空预压比常规真空预压平均总沉降量提高49.3%,缩短了预压时间;同时直排式真空预压法所加固的土体,其各项物理力学指标均好于常规的真空预压法,且不需中粗砂垫层,节省了材料,降低了工程造价。     

真空预压法在连云港潮间带软基加固工程中的应用

以实际工程为例,论述了真空预压排水固结法加固连云港沿海地区潮间带软土地基的原理和施工要点,对工程实际的观测结果进行了深入分析。实践证明,使用真空预压法,对地基施加相当于80kPa荷载的真空压力,100d后地基的总沉降量可达到1m,地基土的平均固结度超过80％,经过加固的地基土抗剪强度明显增加,地基承载力基本满足后续施工要求。表明真空预压法适用连云港沿海潮间带软基加固,效果明显。     

真空预压联合堆载预压加固软土地基现场试验研究

真空预压联合堆载预压是加固深厚软黏土地基的有效方法。本文开展了真空预压联合堆载预压的现场试验研究。在试验过程中监测了加固区域膜下真空度、地表沉降和孔隙水压力的时空变化规律。通过对试验数据的分析, 推算了真空预压联合堆载预压作用下地基的最终沉降量。依据平均固结度理论, 分别计算了基于应力形式和应变形式定义的地基平均固结度。结果表明, 不均匀沉降主要发生在堆载阶段。真空度随排水板深度的增加而衰减。基于应力和应变两种形式计算的地基平均固结度分别为90.2%和91.8%, 表明地基土在预压期间已完成了大部分沉降, 取得了理想的加固效果。     

高速公路超软土地基的真空预压加固研究

某高速公路采用了真空预压法加固高填方路堤的超软弱土地基。试验表明：与常规堆载预压法相比,采用真空预压法工期节省1/4,路堤实际填高6.2 m的超软弱地基土在预压3个月后,其固结度大于95 %,路基沉降量却减少1/3;地基土强度平均增长1.5倍;路堤填筑期侧向挤出的日均位移量小于0.2 mm/d,路堤地基一直处于稳定状态。预估的路基工后沉降均小于20 cm。由此得到的实践经验,可以在其他类似工程中推广应用。     

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。     

真空轻型井点地基处理试验研究

为分析利用真空井点进行沿海软土地基处理的可行性,在天津汉沽区南部沿渤海区域某电厂建筑场地,布置了利用真空轻型井点抽水的现场地基固结试验,为分析其固结试验效果,试验过程中进行了地下水位、孔隙水压力的现场监测,试验前后安排了现场检测试验。抽水固结试验结束后,经试验前后的静力触探试验、十字板剪切试验及室内土工试验对比分析,证明加固效果显著。抽水试验开始后较短的时间（75 d内）即可使加固的地基达到固结稳定,比贯入阻力提高200～300 kPa,十字板试验抗剪强度平均提高30～50 kPa,地基承载力可达120 kPa。试验说明,采用真空轻型井点处理沿海浅部软土地基是可行的。     

真空预压法加固软土地基的工程实例分析

以黄骅港四期筒仓地基处理工程为例,详细阐述了真空预压加固软土地基施工过程中的仪器设备的布设、施工与监测方法;对工程实际的观测结果进行了分析。实践证明,真空预压加固法不仅加固时间短,施工成本低,而且对地基的加固效果明显。     

絮凝−电渗法联合治理淤泥质土试验研究

针对传统电渗法治理淤泥质土过程中排水效率低且治理后土体不均匀等问题,从改变软黏土颗粒自身持水特性角度出发,提出采用新型有机高分子材料阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）联合电渗法治理淤泥质土的思路。利用自制的一维电渗固结试验装置,探究絮凝−电渗法联合作用机制以及不同絮凝剂掺入比对电渗排水加固效果的影响规律。试验结果表明：与传统电渗法相比较,絮凝剂 APAM 的掺入减少了软黏土颗粒表面的结合水膜厚度,使得淤泥质土的前期电渗排水速率和累计排水量显著提升,从而降低了电渗法的平均能耗系数;同时,絮凝剂高分子长链的“吸附架桥”作用增强了土颗粒的黏结力和絮凝沉积效果,有效缓解了电渗过程中细小黏粒迁移集聚而造成的阴极淤堵问题;治理后淤泥质土的抗剪强度大幅增高,土体的均匀性也得到了明显改善,且当絮凝剂 APAM 掺入比为 0.30% 时,土体的电渗排水固结效果最佳。     

絮凝-水平真空两段式脱水法处理高含水率疏浚淤泥模型试验研究

针对目前预制竖向排水板(PVD)真空预压法处理疏浚淤泥(软土)时存在的板材弯折和淤堵严重的问题,提出了一种絮凝沉积-水平真空两段式脱水法处理高含水率疏浚淤泥。首先,开展PVD和水平排水板(PHD)对比模型试验,表明PHD相对于PVD具有板材变形小、脱水速率均匀、长期脱水效果好等优点。就研究案例而言,PVD的最终排水量仅为PHD的77.4%。然后,研究了絮凝剂(阴离子型聚丙烯酰胺即APAM)对絮凝沉积-水平真空两段式脱水法排水性能的影响,研究显示絮凝剂的添加可以大幅提高疏浚淤泥的脱水效率。絮凝剂主要通过沉积脱水降低含水率以及絮凝簇团作用改善土体的不均匀固结问题两个方面来整体提高脱水效率;相较于没有添加絮凝剂的试验组,适量添加絮凝剂(0.45%干土质量)可缩短35%的脱水时间。最后,分析了静置沉积时长(即真空介入时间点)对脱水速率的影响。结果表明真空介入过早不利于絮凝剂发挥最大脱水效果且易带来明显的不均匀固结问题,最佳介入时间为静置沉积24 h后。     

软土抗剪强度指标随固结度变化规律分析

常规的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ无法准确描述堆载作用下任意固结度时软土的力学特性,而现有的考虑软土抗剪强度值随固结度增长的极限平衡法无法得出应力场、位移场等实际工程需要的数据,因此,基于理论推导和室内试验,对堆载作用下软土抗剪强度指标随固结度的变化规律进行了分析。对现有的2个计算公式进行了对比分析,得出它们具有等价性。从孔隙水压力的角度进行分析,提出了新的计算公式,并且得出内摩擦角随固结度单调递增,黏聚力随固结度单调递减的变化规律。当固结度一定且不为100%时,黏聚力与初始固结压力呈线性增长的关系,内摩擦角与其无关。室内试验表明,由于综合考虑了有效应力参数和总应力参数,新推导公式与试验结果吻合得更好,证明了新推导公式正确性和优越性。     

软土动力排水固结的室内模型试验研究

以广州国际会展中心一期工程动力排水固结软基处理项目为工程背景进行了室内模型试验,重点观察和分析了插设塑料排水板过程中、全部夯击过程中及夯击完成后饱和软黏土内的孔压响应。结果表明,塑料排水板插设完毕时刻与各个位置孔压达到峰值时刻不同步,孔压增长体现出滞后性特点。夯击过程中,离夯击点越近,其孔压增长越快,孔压增长幅度也越大,达一定夯击击数后浅部孔压增长趋于平缓,而深部处全部夯击完毕后其孔压依然继续增加,但各个位置孔压消散情况基本一致。     

真空预压法加固软土地基理论研究现状及展望

真空预压法作为一种近年来兴起的软土地基处理方法,在国内外得到了大力的推广应用。很多学者在真空预压室内试验和现场试验、真空预压加固机理、真空预压计算理论等诸多方面开展了很多工作。根据已有的认识和理论理解,对真空预压加固软土地基理论研究现状进行了分析,以期有助于该项技术的进一步发展。     

真空预压下软土渗透系数对固结的影响

考虑正常固结状态下前期固结压力对渗透系数的影响,利用ABAQUS软件,将渗透系数随固结应力的变化关系应用于真空预压下单井的三维有限元计算。计算结果表明,考虑渗透系数随固结应力的变化,其表面沉降要比渗透系数保持不变的沉降量小,固结过程较慢,相应的固结时间要长;前期固结压力越大,表面沉降将越小,达到相同固结度时所需固结时间也越长。     

软土次固结特性试验研究

对广州南沙原状软土进行了一系列的固结试验,探讨了应力历史、加荷比、超载预压对软土次固结的影响。试验结果表明：软土的主次固结的划分与加荷比有关,加荷比对次固结系数C?也有影响;次固结系数主要受到先期固结压力pc的影响,当ppc时,次固结系数表现出不同的变化规律;经预压处理后土样的次固结系数与压缩指数Cc之比近似为一常数：C?/Cc≈0.03,试验成果所揭示的次固结特性对先期固结压力的依赖,为降低地基工后沉降提供了明确的思路。     

强夯法处理层状软基的动态响应分析

引入双屈服面弹塑性本构模型,将土骨架的变位和孔隙水作为变量进行流、固耦合分析,通过瞬态波动有限元程序模拟冲击荷载作用下层状地基土体的动态响应特征。计算结果表明,土体的应力峰值、孔压峰值和位移峰值随土层深度和距锤底中心的径向距离的增大而逐渐滞后,通过不同位置土体的动态响应分析,表明应力波是以竖向的椭球面形状在土体中传播的,而且衰减很快。数值计算结果与现场测试结果两者之间较为吻合,为实现有限元模拟分析现场实际提供了可靠的依据。     

Analytical modeling on consolidation of stiffened deep mixed column-reinforced soft soil under embankment

Stiffened deep mixed (SDM) column is a new ground improvement technique to improve soft soil, which can be used to increase bearing capacity, reduce deformation, and enhance stability of soft soil. This technique has been successfully adopted to support the highway and railway embankments over soft soils in China and other countries. However, there have been limited investigations on its consolidation under embankment loading. This paper developed an analytical solution for the consolidation of embankment over soft soil with SDM column in which core pile is equal to or shorter than outer DM column. The consolidation problem was simplified as a consolidation of composite soil considering the load shear effect of core pile. The developed solution was verified by a comparison with the results computed by three-dimensional (3-D) finite element analysis. A parametric study based on the derived solution was conducted to investigate influence factors—length of core pile, diameter of core pile, diameter of SDM column, modulus of DM column, and permeability coefficient of DM column—on the consolidation behavior of SDM column-supported embankment over soft soil. The developed solution was applied to a case history of SDM column-supported embankment, and a good agreement was found between the predictions and the field measurements.     

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