真空井点降水联合加固软土地基的试验

为了在实际工程中有效应用加固软土地基,在松花江漫滩地区进行了真空井点降水联合方法试验研究.采用太沙基有效应力原理并结合观测得到的数据,对真空井点降水联合预压加固软土地基的机理及加固有效深度、有效应力的变化问题进行了理论分析.试验结果表明:砂井中的孔隙水压力下降速度较快,土体中的孔隙水压力下降则缓慢.地下水位的降低程度对真空降水预压方法加固效果有很大影响,"水封"作用不利于土体固结.通过真空预压和降水预压,不仅提高地基的固结速度和固结程度,且能提高边坡和地基的稳定性.在松花江沿岸地区或类似工程场地条件下应用真空降水预压方法加固地基是合理有效的.     

真空-堆载联合预压法处理吹填土地基的大变形有限元分析

为掌握真空-堆载预压法处理软弱地基的加固机理和处理效果,采用Abaqus有限元软件对真空-堆载联合预压荷载下的吹填土进行数值模拟与分析,计算了土体的沉降、水平位移和超静孔隙水压力,并与实测结果进行对比分析。结果表明:采用大变形和小变形理论计算所得地基的沉降、水平位移以及超静孔隙水压力与实测数据吻合较好,且大变形理论计算值更接近于实测结果,验证了将塑料排水板转换成砂墙进行计算是可行的;真空预压阶段的吹填土在加固区以内产生收缩变形而加固区以外则为剪切变形;真空-堆载联合预压阶段的加固区以外土体仍向加固区内部产生收缩变形,随着堆载的增加,加固区以外的土体会产生向上的隆起变形,井阻效应对加固区土体的超静孔隙水压力分布有较大影响;地面堆载的施加会使塑料排水板范围以外的土中超静孔隙水压力分布出现明显的曼德尔效应。     

真空-堆载联合预压法在软土路基处理中的应用

以苏州市工业园区桑田岛河湖相软土地基为研究背景,介绍了真空-堆载联合预压法的加固机理和桑田岛软土地基的工程地质条件,经过现场踏勘和室内土工试验的分析拟采用真空-堆载联合预压法对该软土地基进行处理。通过对真空预压试验段的地表沉降、水平位移的监测分析,对路基加固效果进行了评价,认为本试验段采用真空-堆载联合预压法处理是成功的,有效的提高了软土地基的物理力学性质及承载能力,在类似工程中推广应用是可行的。     

分层真空预压软土地基一维大变形固结模型及试验研究

基于以有效应力为控制变量的一维大变形固结方程，考虑固结过程中孔隙比及渗透系数随时间的变化，建立了分层真空预压多层软土地基的一维大变形固结分析模型，并利用差分法进行了数值求解.分析表明，分层真空预压软土地基能够大幅提高软土地基的固结速率，软土的初始孔隙比及初始渗透系数对分层真空预压软土地基的固结速率有较大的影响.与模型试验结果的对比表明，该模型较合理地反映了分层真空预压下土体的变形和固结性状.     

塑料排水板超载预压加固深厚软土的监测分析

以惠州大亚湾石化工业区D1地块软基处理工程为背景,结合工程的具体特点和工程地基沉降和稳定性要求,选用塑料排水板超载预压法对该软基进行处理.通过制定现场监测元件布设方案,进行动态监测加固地基的地表沉降、分层沉降、孔隙水压力和深层土体水平位移,使沉降变化规律很好地运用于施工控制.再结合现有理论研究成果,探讨塑料排水板超载预压法加固深厚软土的变形规律及加固效果,对塑料排水板超载预压加固深厚软土的相关参数进行研究,从而为工程的优化设计和施工安全提供科学依据,并为类似工程提供借鉴.     

塑料排水板超载预压加固深厚软土的监测分析

该文以惠州大亚湾石化工业区 D1 地块软基处理工程为背景,结合工程的具体特点和工程地基沉降和稳定性要求,选用塑料排水板超载预压法对该软基进行处理. 通过制定现场监测元件布设方案,进行动态监测加固地基的地表沉降、分层沉降、孔隙水压力和深层土体水平位移,使沉降变化规律很好地运用于施工控制. 再结合现有理论研究成果,探讨塑料排水板超载预压法加固深厚软土的变形规律及加固效果,对塑料排水板超载预压加固深厚软土的相关参数进行研究,从而为工程的优化设计和施工安全提供科学依据,并为类似工程提供借鉴.     

水平联合竖直排水板真空预压处理工程废浆试验研究

传统真空预压法(VP)在加固工程废浆时存在预制竖向排水板(PVD)易淤堵、周围土体形成土柱以及真空度随深度衰减等问题,考虑到预制水平排水板(PHD)在真空预压法处理软土地基中的特点,提出一种水平联合竖直排水板真空预压(PHD-PVD-VP)处理工程废浆的方法。通过4组大型室内模型试验,对工程废浆加固过程中的排水、沉降以及孔隙水压力进行监测,并借助扫描电镜得到的排水板滤膜微观图片,分析不同初始PHD真空压力下PHD-PVD-VP对工程废浆的加固效果。试验结果表明,PHD-PVD-VP处理工程废浆时减少了土颗粒径向移动速率,延缓“土柱”的形成及缓解土颗粒嵌入排水板滤膜的淤堵效应,提升了土体整体固结效果;40 kPa的初始PHD真空压力使PHD-PVD-VP对工程废浆的排水固结效果最佳,处理后土体的平均含水率和十字板剪切强度分别为40.9%和25.5 kPa,有效地缓解了PHD和PVD的淤堵并改善了土体固结的均匀性。通过微观结构分析发现,PHD初始真空压力的大小同时影响着PHD与PVD滤膜的淤堵情况,从而影响其排水性能,40 kPa的初始PHD真空压力使得两种排水板的排水性能都得到充分发挥。     

电渗复合真空覆水预压法加固吹填土地基的应用研究

吹填土渗透系数小,结合水含量高,常规排水固结法只能排除地基土中的自由水,且真空传递效率低。而电渗法已经被证明可以有效排除土体中的结合水。故提出电渗复合真空覆水预压加固吹填土的方法,并结合温州某吹填土地基处理工程,对电渗复合真空覆水预压技术进行了现场试验研究。结果表明,电渗法能够有效降低地下水位,并对土体后期强度增长的贡献明显;电渗复合真空覆水预压法加固效果好于真空覆水预压法,在地基土的沉降速率上有显著优势,达到相同地基处理效果,施工工期更短,为该技术的推广应用提供借鉴和指导。     

真空预压加固碱渣地基的应用与效果分析

对采用真空预压法处理的某排放碱渣的滩涂场地基加固效果进行分析,现场检测数据表明,经过100d的预压后,碱渣地基表面沉降量达到1 m以上,地基平均固结度超过85％,加固后碱渣地基含水量、孔隙比明显减小,地基承载力达到80 kPa,可满足建设场地的需要,说明采用真空预压法处理含碱渣层软基是可行的,可在类似的工程中应用.     

优化分级真空预压法处理吹填土试验研究

通过室内模型试验对常规真空预压法、分级真空预压法和优化分级真空预压法的加固效果进行了对比研究,通过对加固过程中土体沉降量、排水量和真空度等变化规律及加固前后土体的含水率、颗粒粒径分布曲线指标对比分析,得到真空度传递规律,并对不同真空负压预压机理进行分析,指出优化分级真空预压法的处理效果优于其它两种工法,且在第一阶段(-...     

Laboratory investigation of axisymmetric single vacuum well point

Vacuum well point is a new but faint soft ground treatment method. This work focuses on the consolidation behavior of a reconstituted soft clayey specimen under vacuum well point combined with surcharge loading. The laboratory test was conducted through a vacuum-surcharge consolidation apparatus, and the vacuum loading scheme was adopted for vacuum pressure application to investigate the vacuum effect on soil consolidation. In the testing process, some key parameters such as vacuum pressure, pore water pressure and settlement deformation were timely recorded. Furthermore, the water content, void ratio and permeability coefficient of samples collected after loading were measured to reflect the consolidation characteristics. By comparing with the membrane system and membraneless system, something different was found for the vacuum well point method. The results indicate that the consolidation behavior of an axisymmetric single vacuum well point is almost identical to the behavior of vacuum preloading combined with prefabricated vertical drain(PVD), except for the distribution of the vacuum pressure along the well drain due to the structure of the vacuum well point. And the vacuum well point method may be useful for the improvement of soft clayey deposit in a certain depth.     

低掺量水泥固化土的力学特性及微观结构

针对某滩涂淤泥,开展不同淤泥初始水的质量分数、不同水泥掺量的固化土无侧限抗压强度试验、一维压缩试验以及扫描电镜试验,研究低掺量水泥固化土的力学特性与微观结构特征,探讨其与常规掺量固化土的差异. 结果表明：分界水泥掺量、最低水泥掺量与淤泥初始水的质量分数的线性关系明显;与常规掺量固化土相比,低掺量固化土的强度增长明显较慢,压缩性降低较少;固结屈服应力随水泥掺量增加而增大,在较低掺量区,固结屈服应力与水泥掺量具有非线性关系;低掺量固化土屈服前、后的孔隙形态特征以及孔隙排列特征差异较大,当固结压力小于固结屈服应力时,孔隙未呈现出明显的定向性且排列较为混乱,当固结压力大于固结屈服应力时,随着荷载的增加,孔隙形状变得圆滑,复杂程度降低,孔隙排列逐渐趋向于有序.     

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K₀固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明：初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。     

填海造陆工程预压法加固软基现场监测试验研究

介绍了采用预压法加固吹填淤泥与海相沉积淤泥的围海造陆工程分区软基处理方法与现场监测试验,对该工程B2区堆载预压与真空堆载联合预压法加固过程中淤泥层的沉降变形、孔压、真空度及深层土体位移等观测结果进行了分析。结果表明：吹填淤泥经过预压处理后,压缩比高达33.2%,为相邻海相沉积淤泥的1.6～1.8倍,前者加固效果明显高于后者;吹填淤泥的孔压消散速率慢于相邻海相沉积淤泥,卸载前,孔压还未消散完,而后者孔压已基本消散;真空度沿淤泥层传递效果较好,表层与底层较好,中间层次之;真空与堆载预压荷载作用下,表层淤泥位移朝向加固区内,中间层淤泥位移朝向加固区外,不影响地基的稳定性。     

A general solution for vertical-drain consolidation with impeded drainage boundaries

An analytical solution is derived from the generalized governing equations of equal-strain consolidation with vertical drains under multi-ramp surcharge preloading. The hydraulic boundary conditions at both top and bottom of the consolidating soil are modelled as impeded drainage. The impeded drainage is described by using the third type boundary condition with a characteristic factor of drainage efficiency. Fully drained and undrained boundary conditions can also be modelled by applying an infinite and a zero characteristic factor, respectively. Simultaneous radial and vertical flow conditions are considered, together with the effects of drain resistance and smear. An increase in total stress due to multi-ramp loading is reasonably modelled as a function of both time and depth. A solution to calculate excess pore-water pressure at any arbitrary point in soil is derived, and the overall average degree of consolidation is obtained. It shows that the proposed solution can be used to analyze not only vertical-drain consolidation but also one-dimensional consolidation under either one-way or two-way vertical drainage conditions. The characteristic factors of drainage efficiency of top and bottom boundaries have a potentially important influence on consolidation. The boundary may be considered fully drained when the characteristic factor is greater than 100 and fully undrained when the characteristic factor is less than 0.1. The stress distribution along depth induced by the surcharge loading has a limited effect on the overall average degree of consolidation. However, it has a significant effect on the dissipation of excess pore-water pressure.     

基于粒子图像测速的高含水率软土真空预压试验

为了更加直观地研究真空预压过程中土体的固结变形规律,采用粒子图像测速技术（PIV）,开展高含水率软土真空预压模型试验,观测真空预压过程中塑料排水板（PVDs）周围土体位移场的变化. 结果表明：排水板周围土体产生了水平方向的位移,且随着真空预压的进行,产生水平位移的范围不断扩大;排水板近处的土体以水平位移为主,主要发生径向固结,距排水板远处土体以竖向位移为主,主要发生竖向固结,并因此形成了排水板处土体凸起而远处下沉的“土桩”现象. 结合孔隙水压力值监测结果,认为土体中不同区域的径向固结存在差异,距离排水板近处的土体排水固结更快. 另外,对于距离排水板15 cm范围内的土体,通过径向位移计算得到的固结度大于通过孔隙水压力值计算得到的固结度.     

考虑次压缩时分级超载预压时间的确定方法

采用能够同时考虑主固结和次固结沉降的一维弹黏塑性等效时间线模型,近似采用地基处理规范中推荐的固结度计算公式,建立等速分级加载时预压持续时间与固结度和超载量之间的相互关系式,确定当超载量一定时超载预压的卸载时间.理论分析表明,堆载预压的持续时间不但与固结度、超载比和加载计划有关,而且与初始有效应力和黏塑性指数也有关.算例表明,针对特定的加载方案,受软土地基强度增长规律的影响,超载预压存在最短持续时间.对次固结变形显著的软土地基,按纯主固结理论计算的持续时间过小,考虑次固结沉降后无法满足工后沉降的要求;而按有效应力面积比法计算持续时间时有时会出现固结度大于1.0的错误,应全面考虑主固结和次固结的沉降特性才能合理地确定超载预压的持续时间.     

起始水力梯度对真空预压下砂井地基固结过程的影响

针对粘土中孔隙水渗流存在起始水力梯度的现象,将考虑起始水力梯度的非Darcy渗流方程引入传统的砂井固结理论对其进行修正,并给出了真空预压下砂井地基固结近似解。探讨起始水力梯度对真空预压下砂井地基固结过程的影响,包括渗流前锋面的运动规律、孔隙水压力的分布变化规律和平均固结度的变化规律。结果表明,由于存在起始水力梯度,会延缓真空压力的传播,进而影响孔隙水的渗流和整个土层的固结速度。起始水力梯度越大,滞后现象越明显。此外,起始水力梯度的存在将使平均孔隙水压力逐渐趋于某一稳定值,但无法达到真空压力,所以最终平均固结度将小于100%,且其值随起始水力梯度的增大而减小。     

单桩复合地基固结性状有限元分析

在编制并验证Biot固结有限元(FEM)程序的基础上,对单桩复合地基固结进行了有限元分析,并比较了强排水桩复合地基和弱排水桩复合地基的固结性状.对于强排水桩复合地基:渗流以径向为主;是否考虑应力集中对平均固结度影响甚微,但对地基浅层孔压分布产生较大影响.对于弱排水桩复合地基:渗流以竖向为主;无论考虑应力集中与否,孔压分布和天然地基相比在深度方向梯度更大,由此形成的应力差更利于孔压向透水面的消散,从而加速了地基的固结.