IFCO BAT系统测试地基孔压及原位渗透系数理论及其应用

渗透系数是直接反映土体渗透性的参数,是土工计算分析中的关键参数,其值的准确求取有重要的工程实际意义。IFCO BAT系统是一套能快速、准确获取地基孔隙水压力和原位渗透系数的先进测试系统。据此,总结介绍IFCO BAT系统测试地基孔隙水压力和原位渗透系数的理论,并介绍其在吹填土大型模型槽试验中的应用。实践证明:IFCO BAT系统的渗流分析理论及其渗透系数求取是正确的、合理的,并有很高的工程实用价值。     

球形空腔固结解析解及其在地基原位固结系数测试中的应用

地基固结系数是地基计算及设计中的关键参数，其准确求取有重要的工程实践意义。孔压静力触探技术（CPTU）和BAT系统是能快速准确测取地基原位固结系数的设备。基于球形空腔扩张理论和一维径向固结理论求解得到球形空腔固结解析解，并将其用于分析由透水元件位于探头锥尖部位的CPTU和BAT贯入所引起的超静孔隙水压力的消散，从而推求地基的原位固结系数。另外，通过实测数据对该解析解进行的验证表明， 该解析解能准确的模拟由探头引起的超静孔隙水压力的消散，对土体原位固结系数的测定有一定的工程实用价值。     

对室内试验固结系数和渗透系数的相关性探讨

以具体工程土样的固结试验和渗透试验的数据为依据,用多种方法计算土样的固结系数,并进行了对比分析,为架起这两个重要沉降参数的试验结果与计算值之间的桥梁奠定了基础.     

基于固结试验结果计算渗透系数方法

对常用的以固结试验测试数据为依据的土的渗透系数的计算方法进行分析,并与实测渗透试验数据进行比较,认为计算时必须采用小荷载区间的固结试验数据,且有较多应用的限制。对超固结土和不均匀土不宜采用。     

渗透系数变化对一维大变形固结性状的影响

1　前　　言 太沙基的一维固结理论在土力学中占有独特的位置 ,但是 ,实际上土的状态复杂而多变 ,在很多情况下 ,太沙基的假设不能被满足 ,因而其结论也存在不足之处。特别地对于象软粘土和吹填土等 ,当荷载较大、土体变形较大时 ,小变形分析可能会带来难以接受的误差。因此 ,有必要引入大变形固结分析。谢永利[1] 和谢新宇[2 ] 详细综述了国内外学者对软土和吹填土大变形固结特性研究的现状。Ｇｉｂｓｏｎ等[3] 自从提出了饱和土体的一维大变形固结理论后 ,也研究了基于大变形考虑的球体的Ｍａｎｄｅｌ-Ｃｒｙｅｒ效应[4 ,5] 。Ｂｉｏｔ固结理论可以解释三维条件下的Ｍａｎｄｅｌ -Ｃｒｙｅｒ效应。而     

压缩过程中软土固结系数与有效固结应力的关系

采用双曲线函数对固结试验中e-p数据进行拟合,得到关于孔隙比与有效固结应力的双曲线模型。在渗透系数与孔隙比关系的基础上,利用e-p双曲线模型推导出软土在压缩过程中固结系数与有效固结应力的关系式,并通过室内渗压试验的数据对该计算模型进行验证。结果表明,该模型较好地反映了固结系数与有效固结应力之间的关系,可以为工程设计提供有益的参考。     

超静孔隙水压力线性分布条件下土体固结系数的确定

针对超静孔隙水压力线性分布提出了诊断曲线法，它可以根据实测沉降同时计算土体的固结系数、最终沉降量以及土层顶部与底部的超孔隙水压力之比。为了方便计算固结系数和最终沉降量，还提出了简化计算公式。提出的计算方法和公式适用于任意孔压线性分布形式和排水条件（单面或双面排水）。得到了单面排水且孔隙水压力线性分布条件下孔压消散和土体瞬时沉降解答，并在诊断曲线法的发展中得到应用。用诊断曲线法确定土体的各项参数，并不需要完整的沉降观测数据，只要沉降起始阶段数据充分就可以了。     

考虑温度效应的饱和土地基固结理论

考虑温度(加热)的固结理论是当今岩土工程领域颇为关注的研究课题之一,其在能源地下工程、核废料处置和热法地基处理等方面具有应用背景。针对现有热固结理论研究的不足,考虑加热对土体固结压缩特性和孔隙水压力的影响,给出了荷载和加热联合作用下饱和土地基固结沉降、超静孔压和固结度的实用计算方法。基于详细的参数计算分析,探讨了热固结理论的合理性。最后开展耦合加热的软土地基和竖井地基模型试验,将理论解答与实测结果进行对比分析,检验理论的准确性与可靠性。研究结果表明,所建立的热固结理论可以分析地基在加热后的回弹与沉降,解释加热引起的超静孔压上升和快速消散,扩展了常温下的经典固结理论,可供涉热岩土工程相关问题分析时参考。     

排水管桩桩周土固结特性分析

本文基于比奥固结理论,将桩土界面看作透水边界,建立了饱和粘土中采用排水管桩静压沉桩后单桩桩周土体固结的空间轴对称定解条件,给出了相应的超静孔隙水压力和固结度的级数解答,根据本文的级数解答编制计算程序,并对一算例进行了对比分析。分析结果表明:相比于普通桩,由于将桩土界面看作透水边界,采用排水管桩可以更有效地加快沉桩引起的超静孔隙水压力消散,从而达到降低沉桩引起的负面影响,加快单桩承载力的发挥和缩短工期等目的。本文的研究成果为排水管桩的工程应用提供了有效的理论依据。     

排水粉喷桩复合地基固结计算方法的探讨

针对排水粉喷桩复合地基这种新型工法,建立了相应的简化固结分析模型;同时为考虑下卧层与加固区的孔压连续问题,将加固区模型一维等效,采用双层地基模型进行编程计算。两种模型得到的超静孔压消散规律,固结度增长规律以及沉降历时曲线均与现场实际情况相一致,验证了本文提出的加固区模型的适用性以及双层地基方法在排水粉喷桩复合地基固结计算中的可行性。     

孔压扁铲侧胀试验及其应用

鉴于扁铲侧胀试验不能直接测定试验土体中超孔隙水压力及其消散过程,常用的DMTC、DMTA消散试验又受土体固结程度、土体类别、试验操作等因素影响,通过添加孔压元件,对传统扁铲侧胀仪进行改进,研制出孔压扁铲侧胀仪,进行孔压扁铲侧胀试验,试验中不仅测得A、B、C值,而且直接测得超孔隙水压力及其消散曲线。根据超孔隙水压力的灵敏性结合材料指数I_D综合划分土层,利用超孔隙水压力的消散特性探求土体水平固结系数,取得了良好的效果。     

原位测试技术在检验强夯加固地基中的应用

指出强夯加固法是地基处理中常用的一种方法,原位测试技术特别适用于强夯地基处理效果的检验,结合工程实例介绍了原位测试技术在强夯加固地基中处理效果检验的应用情况,从而客观地评价地基的处理效果。     

基于位错理论的饱和土渗流特性CPTU评价研究

孔压静力触探（CPTU）测试数据通常用于土层划分和岩土工程设计参数评价。国际上CPTU测试技术的最新进展之一在于采用测得的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力快速、连续地获得饱和土的渗透系数,以避免孔压消散试验费时的缺点。首先简要回顾了基于CPTU测试资料确定饱和土渗透系数的的研究成果,并进行了分析与改进,提出了基于位错理论和圆柱面径向流模型的水平向渗透系数预测新方法。选取典型场地进行了CPTU测试,并在黏性土场地采用薄壁取土器获得无扰动的原状试样,进行室内水平向渗透试验,在无黏性土场地进行现场钻孔抽水试验。以室内渗透试验和现场抽水试验的结果为参考,对3种基于CPTU连续评价饱和土渗透系数的方法进行了对比分析。研究表明,位错理论适用于评价饱和土的原位渗透系数,然而准确性与所采用的渗流模型有关。对国际标准CPTU探头,孔压过滤环位于锥肩（u₂）位置时,采用圆柱面的径向流模型能够获得最为准确的水平向渗透系数预测结果,采用球面流或半球面流模型时趋于低估土层的渗透性。     

温控渗透固结试验装置及试验研究

近年来,通过热塑料排水板加速软土固结的软基处理方法已经得到了工程应用。土体渗透系数和压缩系数具有温度敏感性,也是决定热排水固结设计计算准确性的关键参数,但相关试验仪器并不多见。本文介绍一种用于测定饱和软土在不同温度下的渗透系数和压缩系数的试验装置。该试验装置可控制土样温度在室温至80℃范围内变化,同时可施加12．5～1600kPa的固结压力。采用该装置对五组饱和软土在不同温度下进行渗透和压缩固结试验。同一组土样进行两种试验,以减小试验误差。试验结果表明随温度的升高渗透系数会明显增大,但压缩系数基本不受温度的影响。     

渗透各向异性多层地基的轴对称Biot固结

从轴对称Biot固结基本方程出发,通过对时间t和坐标z进行Laplace变换,对坐标r进行Hankel变换,建立了单层地基中6个状态量在土层顶面和任意深度z间的传递矩阵关系。结合层间连续条件和边界条件,进一步求得了渗透各向异性多层地基在Laplace-Hankel变换域内的解。通过Laplace-Hankel逆变换可求得该问题物理域内的真实解。编制了相应的计算程序,并对数值计算结果进行了比较和分析。计算结果表明,土的渗透各向异性对固结过程中的地表位移有比较显著的影响。     

三维渗透各向异性层状地基Biot固结分析

从渗透各向异性三维Biot固结问题的基本控制方程出发,引入中间变量和Laplace-Fourier积分变换,构造出两组变换域内的状态方程,利用Cayley-Hamilton定理得到渗透各向异性单层地基三维Biot固结问题的传递矩阵;根据边界条件和层间连续条件,并结合传递矩阵的性质和Laplace-Fourier逆变换技术,从而求解出渗透各向异性层状地基三维Biot固结问题。此外,编制相应的程序,并将计算结果进行分析和比较,结果表明土体的渗透各向异性性质对固结过程有较显著的影响。     

原位气体渗透率测量试验公式推导及分析

原位气体渗透率测量试验能够较真实地给出孔隙介质原位渗透率,克服了实验室试验对试样孔隙结构强度要求高、试样尺寸代表性小的不足。根据径向一维稳态气体渗流方程推导出原位试验公式,并用二维轴对称模型分析了试验区域的压力场分布,进而给出公式中径向外边界rout取试验段长度与单根胶塞长度1/2和,以及有效测量范围为半径rout球形区域的结论。同时推导出试验符合达西定律的判断方法:从小到大至少进行3次不同流量的试验,在以流量为横轴,压力平方差为纵轴的坐标系中,试验数据点能够近似拟合成一条过原点的直线。     

考虑桩体固结和土体渗透性抛物线分布固结解

在传统的复合地基固结理论中,等应变条件和桩土流量连续的假设之间存在着不一致的地方。为此,抛弃了桩土界面上水流量相等的假设,考虑了桩体径向渗流引起的桩体固结和变形,同时考虑了桩体施工扰动而造成的扰动区土体水平渗透系数抛物线分布的特点,给出了此类固结问题的控制方程和解答以及复合地基固结度的表达式,并对复合地基固结度的解进行了讨论,可以看出无论井径比(影响区半径和桩体半径之比)趋于1或无穷大,本文固结解均能退化到Terzaghi天然地基一维固结的解答。最后对本文的解和以往的解做了比较,结果表明:本文解给出的地基固结度比考虑扰动区土体水平渗透系数为直线变化或者保持不变的解给出的固结度更大;随着井径比的减小,本文解和以往的解得到的固结度差值变大。