石灰粉煤灰固化天津滨海软土试验研究

天津滨海新区大面积分布的海积软土含水量高、孔隙比大、强度较低,对工程的安全建设和使用存在很大影响,在工程实践中常需要进行固化处理。本文以石灰粉煤灰为固化材料,通过大量室内试验,以及微观结构测试,研究其对天津滨海软土的改良效果。室内试验结果表明,二灰土各项力学性质明显提高,即压缩性降低,水稳性良好,无侧限抗压峰值应变及三轴峰值应变较小,由于其强度很大程度依赖于土体颗粒间的胶结作用,一旦破坏,二次抗压强度则较低。微观结构测试分析表明,石灰粉煤灰与软土在拌合均匀状态下,经一系列物理化学作用,土体颗粒胶结成土团粒,粒间孔隙也得到填充。随着龄期的增长,二灰土孔隙数量减少,等效直径减小,土体颗粒数量减少,等效直径增大;而随着压力的增大,二灰土表现出孔隙数量增多而孔隙等效直径减小,颗粒数量和等效直径变化较小的趋势。室内试验与微观测试认为石灰粉煤灰可用于固化天津滨海软土,是一种经济合理的固化剂。     

基于压汞试验的软土宏微观结构定量关系有限元分析

在分析国内外多个软土地区固结试验后的压汞试验资料基础上,对软土结构强度丧失过程中孔径分布变化规律进行研究,提出了软土的微观孔隙最可几半径比与宏观体积应变之间存在半对数的定量关系。基于已有研究文献的塑性损伤模型和有限元求解程序CONDAM,对珠海温泉公路软基的堆载预压处理过程进行了计算,经与现场观测试验资料进行比较分析表明,本文提出的微观孔隙最可几半径预测方法是可行的。     

软土真空预压处理有效性的宏微观分析

 地基处理前分析软土宏微观性质对预测真空预压法处理的有效性具有重要意义。通过室内宏微观试验,对珠海金湾地区软土矿物成分、比表面积,以及固结前后的微观结构、孔隙特征等进行分析和研究,得出土体结合水量、强度指标等影响真空预压法处理效果的关键因素。研究结果表明,珠海金湾软土黏土矿物成分含量不高,且黏胶粒占50%,比表面积较黏土矿物小;颗粒呈曲片絮凝状叠聚体,固结变形后出现团聚现象,孔隙压密,无颗粒破碎形状变化;微孔隙尺寸分布主要为400 nm＜r＜2 500 nm,固结后试样的累积进汞量大幅减小,且大孔隙变成小孔隙。说明土体的结合水量不高,含较多的自由水,且内摩擦角变化不大,而黏聚力有较大的增长,真空预压法处理效果明显。     

某滨海厂房软土堆载预压地基处理监测分析

福建沿海广泛分布着海积软土,软土具有一系列不利的工程性质。在设计中应用科学的方法,施工中采取适当的监测手段,其不利因素是可以克服的。对软土(特别是淤泥)孔隙水压力、地表沉降、深部水平位移等进行观测,为工程施工、安全运行提供了可靠的保障,也为以后类似工程提供了经验。     

软土加固过程中微结构变化的分形研究

土体内部孔隙的特征及分布情况是土体微结构变化的内因,也是决定土体物理力学性质的主要因素。在软土性质发生改变时,孔隙的变化是最直接、最显著的。所以,对土体微观结构进行研究,应着重研究土中孔隙的变化。由于土中孔隙的复杂性及非确定性,很难用传统的几何方法对其研究和描述。为研究加固前后软黏土微结构的变化情况,在珠江三角洲某高速公路软土路基利用动力排水固结法加固的施工现场,取不同深度内加固前后土样进行压汞测试,用分形理论对压汞测试数据进行分析,探讨软土中孔隙的分布特征,在此基础上提出了土中孔径划分的方法,进而探讨动力排水固结法加固软土地基的微结构变化,建立了加固后土样的孔隙度分维数与土体固结度之间的关系,研究结果表明土中孔隙分布具有分形特征,用孔隙度分维数可以实现对地基加固程度的预测。     

一维压缩蠕变前后软土的微观结构变化

软土在蠕变前后微观结构的演变,对了解软土的蠕变机理,探讨软土变形与时间关系以及建于软土地基上建筑物的稳定性有重要意义。对黄石地区软土进行一维压缩蠕变试验,提取原状样与蠕变破坏后土样的结构参数,对比分析这些结构参数在蠕变前后的变化规律。建议用丰度与圆形度辅助分析以更真实反映微观结构实际情况,将复杂度作为一个衡量软土在蠕变过程中孔隙或颗粒形状规则程度的重要参数。采用雷达图反映定向频率分布,可以同时对比多组数据,便于观察分布强度。研究结果表明:软土蠕变过程是结构逐渐破损,结构趋向稳定的过程;在蠕变条件下,竖直与水平方向微观异性变得不明显,孔隙变化遵循孔隙均匀化原理,小孔隙数量大量增多,孔隙与颗粒总体形状趋向扁圆形,外形更趋于"圆滑",颗粒定向性变得更有序了,而孔隙定向性变化不明显。     

不同地区结构性软土基本性质的对比研究

结构性在天然软土中普遍存在,不同地区、不同成相软土表现的结构特性并不相同。为了研究结构性如何影响软土的工程特性,以黄石、青岛、漳州地区软土为研究对象,在对比中国典型地区软土物理力学指标的基础上,从地质成因、颗粒级配、矿物成分及微观结构四个角度进行了解释说明。结果表明:相对于内陆地区软土,沿海地区软土具有高孔隙比、高粘粒含量、高压缩性、低强度等特性,工程特性较差。软土粘土矿物多以伊利石为主,伊蒙混层多在沿海地区软土中出现。软土的微观结构多为絮凝状、蜂窝状、骨架状结构为主,软土颗粒或聚粒以边—边、边—面方式相互联结,骨架间的孔隙体积大,这正是结构性软土具有特殊工程性质的根本原因。     

珠江三角洲软土工程特性的微观机理探索

通过对珠三角典型软土样固结过程的微观结构观测、压汞分析和矿物成分分析,定量研究不同固结荷载下软土的微孔隙形态、尺度分布、颗粒定向性等微观参数随荷载的变化规律。研究表明,固结压力将显著改变软土的孔隙尺度分布、颗粒的定向性,以致改变土体的压缩性和渗透性。固结前期孔隙尺度较大,颗粒排列较紊乱,压缩系数和渗透系数较大并随固结压...     

珠海软土地区基坑工程的重大风险与对策

珠海地区软土分布范围广,厚度大,具有明显的区域性特征。首先收集整理了大量典型的地勘资料和土工试验数据,统计分析了珠海地区软土的主要工程特性,指出了该地区软土具有孔隙比高、压缩性强,天然含水率高,含水率变化范围大,天然密度低、灵敏度高及欠固结程度大等特性。然后,通过几个基坑工程事故的分析,梳理了珠海基坑工程面临的重大风险,并简要阐述了事故发生的原因,提出了相应的应对措施,可为珠海软土地区基坑工程的设计与施工提供借鉴与参考。     

海堤荷载下海积软土沉降的现场测试和数值模拟

 海积软土在海堤荷载作用下的沉降变形往往是堤防建造和围海造地等重大工程中的关键环节,为研究海积软土的变形特性,在室内单元体试验的基础上,由修正Cam-clay模型改进来的软土模型中加入海积软土固有的结构性特征。结合实际的工程项目,建立相应的数值分析模型,并研究大面积均匀堆载和新建海堤不均匀荷载作用下海积软土的长期沉降和超静孔隙水压力消散特性,分析中考虑竖井地基处理和海堤填筑进程的影响。通过与原位监测数据的对比发现,该模型能够很好地反映海堤下方处和厂区大面积回填处的地基沉降和侧向变形,同时能较好地考虑填筑过程中地基不同深度处超静孔隙水压力的累积和消散过程。     

海积软土渗透性变化及固结分析

如何提高软土地基固结沉降计算的准确性是当前急需解决的难题之一。海积软土性状特殊,具有固结变形量大,固结过程中压缩性、渗透性发生较大变化的特性。针对海积软土,研究其固结过程中渗透固结性质的变化规律是提高其地基固结沉降计算准确性的关键。本文以深圳前海湾海积软土为例,通过试验和分析,对目前常用的软土渗透性计算公式是否适用于海积软土进行了检验,提出了适合海积软土渗透系数计算的经验公式,在此基础上进行了考虑固结系数变化时的一维固结计算,用试验数据对计算得到的固结曲线的合理性进行了验证,并将计算结果与工程中基于Terzaghi固结理论的分析结果进行了比较。试验结果和计算结果表明,所提出的渗透系数计算公式对海积软土合理,方法实用;海积软土固结过程中固结系数变化较大,应发展考虑固结系数变化时的固结分析方法;工程中进行海积软土固结分析时应根据实用固结压力情况及不同的试验方法合理地取用固结系数。     

东南沿海典型结构性软土微观特征研究

土体的微观结构特征对其工程特性有很重要的影响。本文以不同固结压力下东南沿海典型结构性软土的原状土样为研究对象,利用Image Pro-Plus软件处理其放大5000倍的ESEM图像,分析了微观结构参数和宏观结构参数之间的量化关系。研究表明:该软土孔隙平均孔径与固结压力及压缩量之间均为负指数关系;颗粒平均粒径与固结压力之间为对数关系,与压缩量之间为负指数关系。论文最后推导出了土体一维孔隙平均孔径和颗粒平均粒径的微观结构本构模型,分析结果对相关土体性质研究将具有一定的参考价值。     

天津滨海软土固结-蠕变特性及微观结构分析

本文以天津滨海软土为研究对象,运用室内试验、微观分析等手段,并采用宏微观结合的方法对结构性软土的蠕变特性进行了研究。试验结果表明:天津滨海软土蠕变特性显著,且蠕变有明显的非线性特征;通过对原状土和重塑土的蠕变试验结果曲线对比分析,表明软土的结构对其蠕变特性具有显著影响;原状土体疏松的片架结构、颗粒的边—面接触以及发育的孔隙是土体具有显著蠕变特性的内在原因,蠕变稳定后土体结构密实程度提高,稳定性增强,颗粒聚合,大孔隙减少,小孔隙增多,孔隙逐渐均匀化。     

南沙淤泥质土微观结构及力学特征的试验研究

为探讨软土微观结构的变化对宏观力学性质的影响机制,对广州南沙区淤泥质土进行了固结快剪试验,结合扫描电镜及微观层析成像技术,定性及定量分析剪切土样上下部分微观结构的变化规律及对抗剪强度的影响机制.结果表明:随着固结压力的持续增大,软土的孔隙比逐渐降低,最终的孔隙比大多集中在0.5～0.6,其变化存在明显的拐点,大多集中在...     

基于微结构参数的饱和软土工程性质的研究

利用液氮冷冻制样、扫描电镜和计算机图像处理技术,采用多元逐步线性回归的方法,对广东科学中心46组饱和软土试样的颗粒分布分维值、孔隙分布分维值、孔隙度、孔隙总面积、孔隙总个数、平均孔隙周长、孔隙平均直径及孔洞的复杂度等微结构参数与压缩系数、压缩模量、内聚力和内摩擦角等宏观工程性质参数的关联性进行了分析,初步探讨了饱和软土微结构参数对工程性质的影响,为饱和软土微观结构力学理论的进一步发展提供了思路和方法。     

基于核磁共振技术的软土三轴剪切微观孔隙特征研究

为探讨软土(淤泥)剪切行为的微观机制,以南沙地区淤泥土为研究对象,对原状土和三轴试验后土样进行核磁共振试验,分析真三轴固结不排水剪切过程中软土的孔隙大小、孔径分布和孔隙结构参数变化特征。结果表明:(1)淤泥的孔径主要分布在1~20?m范围内,T2主波峰幅度大于99%,淤泥土中孔隙具有孔径小、孔径分布范围较窄的总体特征。经三轴剪切试验后,土的含水率减少8.79%~17.73%,孔隙率呈减小趋势。(2)剪切应变速率和应变大小对孔径分布影响规律:小孔径分布百分数随应变速率提高而减少,中、大孔径百分数随应变速率提高而增加。淤泥在剪切过程中存在应变阈值(约4%),当应变小于阈值时,小孔径分布百分数随应变增加而增加,中、大孔径百分数随应变增加而降低;当应变大于阈值时,应变对孔径分布的影响规律则相反。(3)NMR法可直接测量孔径大小、孔隙结构参数(V/S),进而分析孔隙结构参数V/S与宏观力学性质(广义剪应力q和广义剪应变s?)的关系,这可为宏微(细)观理论的进一步发展提供基础及依据。     

基于微观结构特征的滨海软土蠕变行为分析

研究整理了软土微观结构特征试验分析的技术要点,分析软土蠕变试验与孔隙数、复杂度和概率熵之间的关系,总结软土宏观力学性质与微观结构特征的响应规律,得出以下结论 :(1)采用微观参数建立的软土结构性关系式对研究微观参数与宏观蠕变力学关系是可行的;(2)分类阐述了不同蠕变试验对蠕变破坏前后软土微观结构参数的影响;(3)提出基于函数关系式将微观结构分析试验与宏观力学特性试验相结合的方法,开展软土结构性参数指标与软土宏观力学性质相关性的试验研究。     

杭州海积软土应力-应变特征与结构强度损伤规律研究

杭州海积软土是结构性土,其结构效应十分显著。海积软土在剪切试验中只产生剪缩现象,且其应力–应变曲线总体上呈一种特殊的应变硬化型,因而不同于典型的应变软化型结构性土。通过求取海积软土先期固结应力和结构屈服应力,得出了软土结构强度随埋深的变化规律以及软土在单向压缩条件下随压力的损伤规律,由此较好地实现了结构性土结构强度的求取,明确了结构强度的概念。     

软土固结过程中的孔隙分形特征及渗透性影响研究

基于Sierpinski分形模型,对珠江三角洲地区软土固结过程中的ESEM图片进行测试,对孔径及孔隙分布分维值进行计算。研究表明:软土孔隙具有明显的分形特征,测试得到的Sierpinski分形模型的线性相关系数均达到了95%以上,且重塑土的孔隙分布分维及孔径分维值均较原状土小;固结初期孔隙分布分维值变化不明显,当荷载增大时,孔隙分布分维及孔径分维均明显减小,此时孔径大小逐渐变得均匀,大孔隙变成了中小孔隙;当荷载继续增大时,软土孔隙较难向颗粒间超微孔隙发展,软土孔隙分维值也趋于稳定;研究还发现,软土的渗透性随着孔径分维和孔隙分布分维值的减小而减小。     

滨海淤泥质软土微观结构及固结特性试验研究

针对曹妃甸工业区近海风电工程,以滨海淤泥质软土为研究对象,应用SEM-EDS-XRD技术进行微观结构研究,结合宏观固结特性试验,确定滨海软土微观物理结构与宏观结构强度关系。通过室内试验与理论分析表明,微观结构及矿物元素组成反映了该淤泥质软土具有典型海相软土特性;基于原状土与重塑土的固结特性压缩曲线,推算滨海软土先期固结压力及结构屈服压力,确定了该滨海软土结构强度;揭示了微观结构与宏观力学性质的紧密联系。