真空排水预压下土体变形的应力路径分析

通过室内试验, 对真空排水预压下土体变形特性进行了应力路径分析, 测定软土地基在真空预压加固后应力路径的改变对沉降量的影响, 论证真空排水预压加固软土地基不能消除其剪应力引起的剪切变形, 结合实例, 计算其后期沉降量与固结沉降量的比值, 并推算软土地基在真空预压下其最终沉降量计算公式的修正系数。     

竖向排水井地基工后沉降预测

预测工后沉降是排水固结预压加固软土地基的关键问题之一。根据等应变竖向排水井地基固结理论,提出了沉降曲线的近似计算方法。通过实测沉降资料与近似理论曲线的拟合,获得竖向排水井地基的最终沉降量和平均固结度,从而预估其工后沉降量。将该方法分别应用于真空预压和堆载预压处理的竖井地基,进行工后沉降预测,结果表明该方法是可行的     

增压式真空预压处理软基的加固机理

常规的真空预压往往由于竖向排水板堵塞引起排水固结效果差、工期长。对此,笔者采用增压式真空预压处理某一站场软土地基弥补上述不足。通过分析对比增压式和常规真空预压处理方式下地基在加固期内的沉降、孔隙水压力变化特征,评价增压条件下的处理效果。结果表明：采用增压式真空预压三、四区地表沉降量明显大于常规处理的一区,且孔隙水压力消散速度也快于一区;而1.0 m间距的三区产生的预压沉降量较1.2 m间距的四区增加约30%;增压式真空预压利用增压管的增压作用能加速软基排水过程并改良排水板易淤积的不良性能。     

真空预压加固土体变形机制分析

研究了真空预压加固机制,从弹簧模型中总应力及孔隙水压力变化出发,对不同边界条件下真空预压从概念上探讨了竖向和水平向土体固结变形行为。根据边界条件按K0固结和各向等压固结应力路径,分析了在真空排水固结下土体有效应力的变化及变形的发展,并依据修正剑桥模型推导了弹塑性状态下软土的静止土压力系数理论值K0MC。通过在大面积软基加固工程中的应用分析及部分工程案例统计分析,证实该机制的正确性和有效性,并发现土体的变形行为受真空排水边界条件及加固区尺度影响。对于大面积真空预压加固区中部来说,土体有效应力的改变不是各向等量改变,而是按一维压缩改变,经统计分析实际工程应用,当加固区宽度达到加固区深度(竖向排水体深度)4～5倍以上时,其中部可采用一维压缩公式计算沉降。     

湖泊相软土真空堆载联合预压法的离心机试验研究

依托高速公路试验段真空堆载联合预压加固软土路基的现场试验,根据实际路基情况建立离心模型,对真空堆载联合预压加固湖泊相软土地基进行离心机试验,分析了在真空预压和堆载预压联合作用下软土路基的沉降规律,并将试验结果与现场监测结果进行对比,研究了两者沉降的关系。通过对比分析可知,采用真空堆载联合预压加固湖泊相软土路基,地基土在工期内的沉降占总沉降87%以上,加固效果明显;用该方法加固后软基的工后沉降发展缓慢,两年内工后沉降最多为2.5 cm,路堤断面沉降差不超过5 mm,不会影响公路正常使用;试验结果与现场实测值沉降趋势基本相同,但由于现场试验条件及离心试验误差影响,导致两者沉降值存在差异。     

短程超载真空预压动力排水固结法加固深厚淤泥软基工法研究

针对沿海地区深厚淤泥软土的特点和工程建设时效性的要求,本文在总结软土排水固结S-T曲线规律的基础上提出应用短程超载真空预压动力排水固结法加固深厚淤泥的方法,发现深厚淤泥软土在真空负压、超载正压和动力冲击三者优化组合的作用下,主固结沉降可在短时间内完成,土体强度提高的同时地表吹填土在动力冲击作用下形成超固结的硬壳层。深厚淤泥软土加固后能够满足地基承载力的要求并且能够有效控制工后沉降和不均匀沉降。并通过工程实例,对地基处理后的效果进行分析评价,证明了该工法的可行性和有效性,为沿海地区广泛分布的深厚淤泥软土地基的加固提供了新的途径。     

膜上覆水真空预压技术在软土地基处理中的应用

膜上覆水真空预压地基处理技术是排水真空法技术的新发展,本文从其加固机理、施工技术方面详细阐述了其优点;结合实际工程,从沉降、孔隙水压力消散监测等方面,论证了其对软土有较好的处理效果.     

软基真空预压加固的注气增效机制与数值分析

无砂垫层真空预压技术已成功应用于软土地基加固工程,但软土的低透水性致使其工期很长。为此提出联合间歇性注气以改进真空预压技术,提高其排水速率、缩短工期。建立联合注气的真空预压法有限元分析模型,通过注气位置与注气压力的改变,对比分析注气前后土体中渗流速度、排水速率、渗透比降等的变化规律。结果表明,注气能显著提高真空预压法的排水速率,增强真空预压法的加固效果;由于气体的轻质特性,在排水板下方注气更有利于排水效果;在不冲破土层的情况下,注气压力越大,促进加固的效果越好。联合注气能有效增强真空预压加固软土地基的排水效率,有着较好的工程应用前景。     

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。     

真空预压软土压缩变形计算参数研究

变形经验系数和排水固结参数的合理选取是计算真空预压下软土地基压缩量是否可靠的关键。结合某大面积真空预压地基处理施工的现场监测数据,对上海浅部的淤泥质黏性土层压缩变形计算的参数取值进行了研究。结果表明,该工程的淤泥质黏性土层变形经验系数远高于目前相关技术规范的建议值,可能与排水板施工扰动造成压缩模量降低有关;根据现场实测数据反算的排水固结参数,与按照涂抹作用较弱条件下的计算值较为接近。此可为上海地区真空预压软土压缩变形计算中参数的合理选取提供有益参考。     

弹黏塑性模型及其在预压处理软基沉降计算中的应用

以准确计算预压荷载作用下软土路基的工后沉降为目的,分析了不同预压法加固软土地基时土体的应力变化。提出了用弱化应力路径变化过程的弹黏塑性模型表示软黏土的应力-应变关系。结合经典比奥固结理论,推导了预压荷载作用下土体沉降计算的有限单元法。通过具体算例,验证了所提方法。结果表明：（1）不同预压方法的加固机制和应力路径均不相同。堆载预压法加固软基是一不等向的正压固结过程,真空预压法则是在负压作用下的等向固结过程;（2）弹黏塑性模型是不受瞬时施加应力的大小及具体应力路径变化过程影响的软土流变模型,运用于预压荷载作用下的软基时具有不考虑应力路径和不划分主次固结的优越性;（3）在比奥固结理论中,用弹黏塑性模型反映软土的物理方程时,可计算软基考虑了弹黏塑变形性质的固结沉降和工后沉降;（4）弹黏塑性模型的软土体黏性参数? /V和塑性参数? /V对竖向位移都有比较明显的影响。     

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。     

抽真空引起周围土体竖向变形的有限元分析

真空预压法加固深厚超软土地基时,一方面使地基土体产生侧向收缩变形,有利于地基的稳定;但另一方面向真空预压区的侧向变形对周围房屋、地下管线、道路等建筑物也产生不利影响,甚至会出现管道断裂、围墙倒塌、路堤被毁等严重工程事故。结合真空预压加固软基工程中出现的对周围环境影响的问题,进行了考虑土体拉裂影响的有限元分析,研究抽真空过程及加固区外不同距离、不同土体深度沉降的变化规律。研究结果表明,采用Biot固结理论、考虑土体拉裂的有限元计算结果与现场加固区外土体沉降及影响区范围的实测结果基本一致。     

真空联合堆载预压法处理深厚软土试验研究

针对珠海地区的深厚软基,采用真空联合堆载预压法进行加固处理。在施工过程中对软基的地表沉降、膜下真空度、孔隙水压力、深层水平位移等进行监测,得到了真空预压加固软土地基的随时间变化曲线。软基处理完成后对原状土进行原位十字板剪切试验和载荷试验,并取土进行室内土工试验。监测和检测试验分析表明:加固后土的物理力学性质有了明显提高,地基加固效果较好,其影响深度达到25～30 m,在15～20 m范围内加固效果最为显著;但真空预压并未改变软土的触变性,加固后的软土仍应避免扰动。     

超载预压处理软土的次固结特征及沉降计算

为了研究超载预压软土的次固结特征,分析超载预压处理软土地基的工后沉降,文章考虑应力历史对软土结构性的影响,模拟现场工况,对重塑洞庭湖软土试样进行超载预压后再压缩的一维固结蠕变试验。研究结果表明:经过超载预压的软土卸荷后再进行加载,压缩变形过程中主固结时间明显缩短,约为未经超载预压处理软土主固结时间的1/3,打设排水竖井对软土主固结时间几乎没影响;预压荷载越大,次固结系数越小,超载预压有利于消除软土的次固结沉降;随着建（构）筑物荷载的增加,次固结系数增大;打设排水竖井,未经预压处理软土的次固结系数略有增加,经过超载预压处理软土的次固结系数略有减小,但影响效果不是很明显。考虑应力历史,引入超载增量比,发现次固结系数与超载增量比呈线性递减关系,建立了相应的计算模型,提出了次固结沉降计算公式。试验及分析结果对预压处理地基的设计和施工具有一定的指导意义。     

真空堆载预压法控制高速公路软土地基沉降的现场监测试验分析

真空堆载预压法具有真空预压和堆载预压双重加固效果,真空预压产生的侧向收缩变形与堆载产生的侧向挤出变形相抵消,保证了上部路堤的稳定性,加速地基土的固结,提高了施工速度.依托高速公路软基处理实体工程,设置四个现场监测试验段,对完整有效的观测断面的沉降进行了全程监测.分析结果表明,真空堆载预压法加固的路基沉降量主要发生在初期和中期,沉降速率在监测初期较大、中期时达到最大值,后期的沉降量和沉降速率减小,最后阶段最大沉降速率为0.09 cm/d,小于堆载预压规定的允许值1cm/d的要求,表明真空堆载预压法加固效果显著.     

软土路基“波浪型”不均匀沉降及其机制分析

在软土地基上修建道路,变形是控制道路质量和正常使用的主要因素。天津东疆港道路建立在经真空预压加固后的吹填土地基上,道路使用3 a后产生了严重的"波浪型"不均匀沉降,严重影响了车辆的行驶及人的生命安全。通过分析软土路基产生波浪变形的机制,提出了道路在建成后产生初始波浪变形,在车辆荷载作用下加剧了这种不均匀沉降的理念;建立了软土路基在波浪变形初值缺陷条件下的力学模型,通过力学分析与计算得出,在初始波浪变形条件下路基波谷受到比波峰大的车辆荷载;路基波峰与波谷处车辆动载大小的不同是加剧地基不均匀沉降变形的原因。提出利用土工格栅的加筋作用可减小不均匀沉降,通过有限元方法分析了该措施的加固效果。     

冲填软土地基深层加固的优化方案分析

冲填软土地基需要经过地基处理后才能投入工程使用,处理方案一般为浅层地基处理如真空预压处理,但对于大面积大荷载堆载场地,浅层地基处理不足以保证地基稳定性,需进一步做深层地基加固。本文针对广州某造船基地大面积堆载场地,对经真空预压处理后的该类深厚冲填软土地基提出了搅拌桩地基、微型桩地基以及搅拌桩微型桩交错布设地基加固方案,并基于Biot固结理论和有效应力原理,采用有限元分析软件PLAXIS进行数值模拟,对土体选取基于修正剑桥模型的软土模型和Mohr-Coulomb模型,对搅拌桩和微型桩依次选取线弹性模型和弹性模型,计算得到不同加固方案的基础沉降量。基于不同桩型加固机理对计算结果进行进一步分析得出,对此类深厚冲填软土地基,相同桩长的搅拌桩地基加固效果较微型桩效果更明显; 另通过对不同桩长搅拌桩地基加固效果的模拟计算,发现桩长为10m到15m的搅拌桩均能有效加固地基,但随着桩长的增加,加固效果未能显著提高。本研究为冲填软土地基深层加固的设计提供了一定的依据。     

真空联合堆载预压处理深厚软土地基的施工与监测方法研究

对于深厚软土地基,采用真空联合堆载是一个经济合理的地基加固方法,但如果施工方法不当会影响加固效果。在堆载过程中应加强现场监测,以对地基的加固效果和施工期地基的安全进行监测。结合某工程真空联合堆载预压处理软土地基,对真空联合堆载预压施工与监测方法进行研究与介绍,其成果可供类似工程参考。     

排水板和砂井联合堆载预压加固海相软土地基的工作性状的现场试验

针对场地内夹杂岸堤、塘埂和人行道路网的深厚海相软土地基处理,提出塑料排水板和袋装砂井联合堆载预压加固方法,并通过现场试验研究该类地基在路堤填筑及堆载预压过程中的地表及深层沉降特性、超孔隙水压力消散机制和地基水平位移规律等工作性状。结果表明,采用该方法处理深厚海相软土地基具有良好的加固效果,地基沉降大部分在填筑期和预压期间发生,有效降低了场地的工后沉降和施工工期,可为沿海深厚复杂海相软土地基加固处理提供参考;塑料排水板和袋装砂井联合堆载预压处理地基的沉降-时间曲线呈多级式发展,袋装砂井处理部位的沉降量小于塑料排水板处;软基上部土体的排水效果明显优于中、下部土体,排水板处理区域的超孔隙水压力大于砂井处理区域;软基顶部土体向堆载区域移动,地表3 m以下的软土层被挤向堆载处理区域外。