新型防淤堵真空预压法室内与现场试验研究

 针对目前直排式真空预压法的真空应力难以到达深部土体,排水板淤堵严重,加固效果欠佳,难以满足工程实际应用需要的问题,提出一种新型真空预压吹填土地基处理技术--新型防淤堵真空预压法,是对直排式真空预压法的技术改进和创新,该真空预压技术采用防淤堵排水板,其滤膜为无凹凸结构亲水性材料,滤膜与芯材轧在一起,提高排水效果;此外采用无孔真空管、密封接头直接与竖向防淤堵塑料排水板密闭连接,形成水平密闭排水系统,缩短真空传递路径,减少真空度的沿程损失,真空度直达土体深部,加快土体孔压的消散,防止淤堵,提高加固效果。通过不同排水板真空预压试验,以及室内模型试验和现场试验对直排式真空预压法与新型防淤堵真空预压法加固吹填淤泥地基加固效果进行对比研究,获得不同排水板的加固效果和新型真空预压防淤堵加固机制,并证明新型防淤堵真空预压法的有效性,为该技术的应用和发展提供理论依据。     

新近吹填淤泥地基真空固结失效原因分析及对策

新近吹填淤泥地基经无砂垫层真空预压技术加固后,土体强度增长有限,地基有效加固深度小,地基承载力仍然较低。为了深入分析新近吹填淤泥地基真空固结失效原因,首先对不同地区新近吹填淤泥的工程特性进行了系统地研究,然后采用3种典型的竖向排水体进行了室内真空固结单井模型对比试验研究,研究结果表明：①新近吹填淤泥中黏粒含量（d0.005 mm）过高、竖向排水体反滤层的等效孔径过小、真空加载速度过快是竖向排水体出现较严重淤堵现象的主要原因;②排水系统内的真空度局部损失较大,竖向排水体弯曲程度大和水平排水垫层中真空度传递阻力大均致使较大的真空度沿程损失;③土体中强亲水矿物含量较高、排水体中出现严重的淤堵现象和过大的真空度损失等共同降低了排水系统的排水效率,削弱了土体中的真空压力作用,最终致使土体的加固效果不理想。最后,有针对性地提出了相应的解决对策。     

真空预压固结中排水体的排水性能研究现状

使用真空预压排水技术处理高含水率吹填淤泥地基时,为了提高吹填工程中高含水率淤泥排水固结的效率,归纳和总结了前人关于高含水率吹填淤泥真空预压排水固结处理技术的研究成果,分析了该技术中排水体的真空度传递性能和通水性能。分析结果表明:(1)排水体处于吹填淤泥中时,真空度在传递过程中损失严重;(2)排水体的淤堵、弯折,以及受涂抹、井阻的影响不仅使真空度传递受损,还会影响排水体的通水性能;(3)麦秸秆有着良好的渗透系数,可作为排水体的制作材料。     

超软土地基交替式真空预压法加固效果影响因素分析

针对目前常规真空预压法处理超软土地基时常出现的排水板易淤堵、加固效果欠佳等工程问题,提出一种新型的交替式真空预压技术.为深入了解交替式真空预压技术处理超软土地基的加固效果及其影响因素,对天津滨海新区新近吹填淤泥进行室内模型试验.试验结果表明,与常规真空预压法相比,交替式真空预压法可以有效防止淤堵泥层的加剧,使得土体加固...     

新近吹填淤泥地基加固效果分析

针对真空预压排水固结法处理新近吹填淤泥地基工程,对采用不同长度竖向排水体的两个加固区域进行了现场试验研究,通过对比分析两个加固区的地表沉降、膜下真空度、孔隙水压力等现场监测结果及十字板试验、载荷板试验等检测结果以及室内土工试验所得的土体物理力学性质指标,得出结论:真空预压法处理新近吹填淤泥地基不仅可以达到一定的加固效果,而且通过延长竖向排水体的长度在一定程度上可以提高土体的固结效果。     

吹填砂地基排水板堆载预压加固效果三维有限元分析

填海造陆工程中的原位淤泥沉积层具有强度低、含水率高、压缩性高等特点。为加速吹填地基的固结,提高其强度,通常使用竖向排水体联合堆载预压的方式进行地基处理。使用有限元方法,对吹填砂地基排水板堆载预压问题进行了研究。建立了排水板地基三维数值模型,考虑了淤泥沉积层的非线性以及井阻效应和涂抹效应,分析了塑料排水板参数和堆载预压参数对加固效果的影响。得到以下结论:加固深度小于排水板长度约1 m;排水板布置间距不超过1.4 m才能保证将地基土的径向固结度维持在80%;均匀的堆载间隔时间和分级加载量有利于地基的整体安全性。     

考虑板土相互作用的排水板通水特性试验研究

为研究排水板在实际工况下的通水特性,研制排水板纵向通水量测试新仪器,采用室内真空预压模型试验、堆载预压模型试验和直接充灌淤泥等方法来制作板土单元体(试样),并开展板土单元体(试样)通水能力测试。试验结果表明:无论是直接充灌淤泥法、堆载预压法还是真空预压法,高性能排水板通水量均大于现行规程试验结果,而普通排水板通水量均小于现行规程试验结果,现行规程方法高估了真空预压后普通排水板的通水能力。对比结果表明:高性能排水板在堆载预压后通水能力与真空预压后通水能力接近,而普通排水板在堆载预压后通水能力明显高于真空预压后通水能力。因此,对于变形大且固结时间长的新近吹填淤泥地基加固工程应优先选用高性能排水板。     

海南海花岛软基处理工程中真空预压法的改进与机理分析

疏浚淤泥这种超软土地基目前主要采用排水固结法进行加固,然而,工程实践发现,淤堵是一个重要的问题,新型防淤堵材料和施工工艺是研究的热点。依托恒大海南海花岛真空预压处理工程,引入一种应用于超软土地基处理的新型防淤堵真空预压法。该方法是直排式真空预压方法的进一步改进,将防淤堵排水板取代传统排水板,在连接方式上,将无孔钢丝软管取代了水平波纹管,也将传统的包扎捆绑改进成了三通密封接头,枪钉固定。结合施工动态监测和加固后检测,表明了该方法的加固效果和实用性。在此基础上,结合已有的室内模型试验研究,阐述其抽真空过程中在排水板附近防淤堵的原理和改善机制。     

吹填淤泥在真空联合堆载预压过程中的工程性质变化特征

本文以深圳前湾A区真空联合堆载预压处理吹填淤泥的工程为例,采取室内试验和原位测试分析,详细地研究了吹填淤泥在砂垫层施工阶段、插塑料排水板后加载前阶段、联合堆载前纯真空预压阶段、真空联合堆载预压阶段的工程性质变化特征,随着施工推进,吹填淤泥的含水量和孔隙比逐渐降低,湿密度和干密度逐步增加,吹填淤泥土性质不断得到改善,强度持续增加。最后,对真空联合堆载预压达到设计卸载标准后的吹填淤泥加固效果进行了检测和分析,结果表明加固效果达到了设计要求,为吹填淤泥的处理提供了借鉴作用。     

分级真空预压联合间歇电渗法加固疏浚淤泥宏微观分析

为解决真空预压联合电渗法中的排水板淤堵及电渗能耗大的问题,提出分级真空预压联合间歇电渗法。通过4组室内模型试验,对土体加固过程中的排水量、土表沉降量进行监测,并评估试验后的土体加固效果,探究分级真空预压联合间歇电渗法对于真空预压联合电渗法在土体加固和淤堵效应方面的改进效果。此外,借助扫描电镜获得土体微观结构图片,并通过图像处理软件分析真空预压联合电渗法和分级真空预压联合间歇电渗法处理后土体孔隙特征的变化。试验结果表明:分级真空预压联合间歇电渗法中,分级施加真空压力的方式能缓解排水板淤堵;且间歇通电的方式能减小阳极腐蚀,增大土体电流来促进土体排水。与常规真空预压联合电渗法相比,分级真空预压联合间歇电渗法的排水量和十字板剪切强度分别增加13.2%和19.2%,土体含水率减小13.7%,改善效果十分显著。分级真空预压联合间歇电渗法处理后土体的表观孔隙率、孔隙数和平均孔隙面积更大,土体排水通道畅通有助于排水,且土体孔隙排列更有序,孔隙形态更复杂。     

排水板真空度损耗的排水固结解析解

无砂真空预压吹填软土在国内造地工程中广泛应用,但实践表明传统固结解析解已不足以预测其加固性状和加固效果。从固结方程出发,在原有的等应变假设基础上,在定解条件中增加了吹填土特有的高度欠固结特性和无砂真空预压特别明显的真空度损耗,重新推导得到径向和竖向完全协调的新的等应变解析解——JJJ解答,以解决无砂真空预压吹填软土的排水固结设计理论问题。JJJ法作为固结方程的原生解答,兼容以往所有该类解析解的同时,增加了针对高度欠固结土类和排水板真空度损耗严重的排水固结问题的解决能力。经现场和试验验证,JJJ解析解可相当精确预测无砂真空预压吹填软土的复杂固结过程和加固土体超孔压分布和孔压消散分布,该解答同时也适用于堆载和真空预压的工况。     

絮凝–真空预压加固吹填淤泥试验研究

针对目前真空预压法加固吹填土地基中存在的真空传递效率低,排水板易淤堵,深层土体排水固结困难,工期较长的问题,提出一种新型化学絮凝联合真空预压法,其方法在于加固前,先在吹填土样中加入一种化学药剂,通过有效的化学絮凝作用使细小土颗粒凝聚成团,同时降低土颗粒黏性,增大渗透性以利于排水,之后再采用真空预压进行加固处理。为此,设计一组絮凝剂在不同掺量下的真空预压室内模型桶试验,结果表明,掺入絮凝剂的吹填土土中真空度明显上升,孔隙水压力下降更多且消散速率更快,出水量趋于稳定所需时间大大缩短,十字板强度大幅度提升,且沿深度递减幅度大为减小,证明采用絮凝联合真空预压法能使吹填土获得更好的加固效果;絮凝剂的使用存在一个最佳掺量,掺量过多或过少都不能使吹填土加固效果达到最优;通过加固后的效果对比,得到温州地区吹填淤泥(含水量300%)的絮凝剂最佳掺量为1.5%。     

大变形吹填地基排水体不良状态分析与对策研究

对无砂垫层浅层真空预压法处理新近吹填淤泥常常出现的水平管路淤堵和扁瘪、竖向排水板淤堵和弯折四种不良状态的现象、原因以及影响等进行了阐述和分析,指出其影响主要体现在真空压力传递损失加大,超静孔压消散速度减缓,强度和承载力增加缓慢,中下部地基加固效果偏差等。不良状态的存在降低了能量功效率,但经过3~4个月的预压固结,其效果是能满足工程建设对浅层处理的要求的。     

不同排水板间距处理新吹填淤泥效果分析

采用浅表层技术对新吹填淤泥进行地基处理时,不同排水板间距对地基处理的效果必然不同。根据排水板间距的不同设置试验区,对试验区真空预压过程中的真空度、沉降、孔压进行监测。卸载时进行了钻孔取样和平板荷载试验,并计算了其固结度。     

新型无膜真空预压法加固超软吹填土模型试验及数值模拟分析

传统真空预压法在处理加固吹填土时存在单块加固面积不能过大、密封膜易漏气等问题。针对上述问题提出的将密封膜利用泥封层替代的新型无膜真空预压法可以提高一次性真空预压面积、节省密封膜的使用费用并且解决吹填土堆置的问题。为了探究这种改进的真空预压法的加固效果及其影响因素,进行了室内模型试验和数值模拟研究。通过模型试验研究了不同加载方式抽真空过程中土体的排水量、特定位置处的孔压和土体表层沉降量三者随时间的变化值,并通过对比预压处理前后土体的物性指标得出了无膜真空预压法加固超软吹填土效果较好,并且可以通过分级加载的方式,提高加固效果的结论;通过PFC2D软件进行数值模拟,研究了无膜真空预压过程中土颗粒的运动规律。数值模拟结果表明,土颗粒在真空压力作用下,向排水板附近聚集,可以通过分级加载方式在一定程度上减弱排水板的淤堵,从而达到更好的处理效果。     

吹填淤泥真空预压固结机理与排水体防淤堵处理技术

针对吹填淤泥真空预压地基处理效果差的关键问题,全面总结了笔者及其课题组多年来的研究成果,主要包括4个方面:①采用超低压固结-渗透仪进行了大量的吹填淤泥固结、渗透试验,发现了初始含水率和液限对压缩-渗透性状的影响规律,建立了压缩过程中渗透系数的定量演化规律.②吹填淤泥真空预压过程中的位移、应变发展规律和土柱形成机理.基于...     

真空预压加周软基土中应力研究

用弹性力学理论证明了真空预压加固软基处理的土体中产生的是各向相等的球应力,土体在球应力下排水固结,有效应力增加,其最大值为施加的大气荷载。用土力学理论推导了真空预压排水固结等效于无穷均布荷载下有限厚度土层排水固结,它们在土体中产生的附加应力均为球应力,从而可以将真空预压简化为无穷均布荷载工况下有限厚度土层排水固结。现场实测数据分析表明,真空预压加固软基土中超静（或称附加）孔隙水应力分布及消散规律符合太沙基一维固结理论。利用砂井地基等效渗透系数简化计算方法及本文等效荷载工况;将会给数值计算及实际工程应用带来极大的方便。     

真空预压加固软基土中应力研究

用弹性力学理论证明了真空预压加固软基处理的土体中产生的是各向相等的球应力,土体在球应力下排水固结,有效应力增加,其最大值为施加的大气荷载.用土力学理论推导了真空预压排水固结等效于无穷均布荷载下有限厚度土层排水固结,它们在土体中产生的附加应力均为球应力,从而可以将真空预压简化为无穷均布荷载工况下有限厚度土层排水固结.现场实测数据分析表明,真空预压加固软基土中超静(或称附加)孔隙水应力分布及消散规律符合太沙基一维固结理论.利用砂井地基等效渗透系数简化计算方法及本文等效荷载工况,将会给数值计算及实际工程应用带来极大的方便.     

真空预压联合堆载法加固吹填淤泥地基室内试验研究

针对传统真空预压法加固吹填淤泥地基过程中,存在真空应力小,孔隙水压力消散过慢,深层土体加固效果欠佳,加固后地基标高不够等缺陷,提出了真空预压联合堆载法,即在真空预压真空度稳定后通过堆载满足后期机械进场施工之前宕渣所需的回填,分别采用5Kpa、10Kpa、15Kpa的砂袋堆载方式进行,以增加地基土的标高和总应力,从而增大了排水效率,快速有效的加固了吹填土。试验结果表明,采用真空预压联合堆载法能够加快孔隙水的消散,加速了土体的固结,加固后的土体剪切强度、含水量均优于普通真空预压法,说明真空预压联合堆载法能够更好的加固吹填土淤泥地基。     

整体式塑料排水板与普通塑料排水板加固效果对比试验

目前对于新吹填的淤泥和流泥等超软土地基,一般认为采用防淤堵的整体式塑料排水板比采用普通塑料排水板加固效果更加理想;而对于新吹填的黏土和粉质黏土等土性较好的软土地基,现场试验对比结果表明,采用整体式塑料排水板和普通塑料排水板加固效果相近,也就是说整体式塑料排水板的优势并不明显。