挡墙限制型散粒体斜坡堆积特征模型试验

散粒体斜坡是川藏铁路交通廊道常见的不良地质现象,对其堆积特征开展研究对散粒体斜坡表层溜滑防灾减灾具有重要的现实意义.针对挡墙限制型散粒体斜坡,通过室内物理模型试验,利用分形维度控制试验碎屑配比,模拟斜坡源区岩石风化碎屑产物持续补给,研究散粒体颗粒堆积发育成坡过程中自然坡角的变化、斜坡表面与内部的颗粒分布特征,以及颗粒在斜坡上的运移堆积特征.试验结果表明：挡墙限制型散粒体堆积成坡过程可分为挡墙后堆积阶段、斜板堆积阶段、斜坡增长阶段和成坡阶段;斜坡最大堆积坡角随着分形维度增大而减小;随着分形维度增加,斜坡表面粗糙程度降低;粗颗粒易堆积在斜坡下部,细颗粒更易堆积于斜坡上部;同一粒组颗粒,在分形维度越大的斜坡表面上运移距离越长;相同分形维度的散粒体斜坡上,粗颗粒相较细颗粒在斜坡上的运移距离更长;颗粒在斜坡上的运移方式有腾跃和滚动两种,大粒径颗粒在分形维度越小的斜坡表面的腾跃高度越高;反之,小粒径颗粒在分形维度越大的斜坡表面的腾跃高度越低.     

散粒体斜坡运动堆积特征试验研究

散粒体斜坡俗称“溜砂坡”,对其运动和堆积特征的研究是溜砂坡防治的关键.在斜坡模型架上模拟碎块石的运动过程和堆积过程,探索其颗粒大小、形态与斜坡角的关系.通过堆积体纵剖面取样发现,溜砂坡堆积呈现分形结构,其颗粒质量粒径分布分维数随黏粒含量的增大而增大.     

钙质砂注浆加固材料制备及固结体性能试验研究

注浆加固是解决岛礁钙质砂地基不均匀沉降问题的有效措施之一。根据钙质砂特性,选用超细硅酸盐水泥作为主体胶凝成分,纳米硅溶胶、粉煤灰和硫酸钙晶须作为辅料,依据单因素试验和正交试验的要求,制备了不同配比的注浆材料,测试了其凝结时间和相应固结体的力学性能。采用响应曲面法对试验结果进行模拟,探究各组分对各性能指标的影响,确定注浆材料最优配比。结果表明：将3种辅料按适当比例单独加入浆材中,均可提高不同龄期钙质砂固结体的抗压强度;当水泥掺量固定时,水灰比是影响浆液凝结时间和固结体强度的最主要因素;与水泥浆液相比,以最佳配比掺入辅料配制的注浆浆液能够更好地填充在钙质砂颗粒间,从而改变固结体的密实性,使其抗压强度明显增长。研究成果可为增强钙质砂地基注浆加固效果提供参考。     

模袋袖阀管压密注浆的注浆压力理论计算方法研究

针对常规注浆施工中串浆、跑浆严重，对地层加固效果不理想的现状，模袋袖阀管注浆技术开始在隧道超前注浆施工中得到应用，但目前模袋注浆压力的确定多以经验为主。考虑模袋在注浆过程中始终保持柱形扩张，同时在周围被挤密土体中形成一个由弹性区和塑性区组成的应力影响区。基于弹塑性理论，考虑在周围土体的塑性影响区内采用非关联流动法则，推导得到了表征模袋注浆过程中浆体初始半径R0、浆体现时半径Ru和土体塑性区半径Rp之间关系的表达式，由此可以解出模袋注浆压力P的理论计算公式。参数分析结果表明：模袋注浆压力值受土体弹性模量、内摩擦角、黏聚力和初始应力的影响显著。将所得的模袋注浆压力理论计算公式应用于人民会堂站的模袋袖阀管注浆工程中，由浆体扩张半径Ru随注浆压力P的变化规律可以得出：当浆液对周围土体的挤密效果最佳时,模袋注浆压力 ，浆体最终扩张半径R' = 20 cm。注浆效果检验结果表明：模袋注浆膨胀构造的止浆岩盘成功实现了对浆液扩散的控制，达到了预期的控域注浆效果。     

散粒体斜坡堆积特性与崩坍形式研究

通过圆盘沙堆以及斜坡堆积物理模拟试验,解释其崩滑的动力学机制.发现溜砂坡堆积的过程是一个典型的自组织临界过程,整个坡体是一个广延耗散动力学系统.从颗粒级配的角度探究其对散粒体边坡稳定性的影响.     

软土地基注浆加固实践

江南小学部田径场跑道需采取必要的加固处理措施控制沉降。根据现场情况结合经济因素综合分析,对回填层采用注浆加固,改善岩土的力学性能,恢复其整体性,使被加固对象形成整体化的固结体。通过现场实验和历时1年的沉降监测,最大沉降量为1．5cm,沉降时间曲线显示沉降趋于稳定,证明加固效果满足工程要求。     

声波速度与注浆固结体单轴抗压强度关系的试验研究

为将声波速度应用于注浆质量检测中,就声波速度与注浆固结体单轴抗压强度之间的关系进行了研究。在扼要介绍了室内声波测试方法的基础上,重点论述了利用回归分析方法,研究声波速度与注浆固结体单轴抗压强度的相关关系,并给出了声波速度与注浆固结体单轴抗压强度关系的数学模型。      

软弱地层注浆的细观力学模拟研究

基于散体介质理论的颗粒流方法,运用PFC2D软件对软弱地层注浆过程进行了细观力学模拟,研究了注浆压力、注浆时间、渗透性质及颗粒黏结强度对浆液扩散半径和注浆类型的影响规律。采用PFC2D软件内嵌的FISH语言,定义了提取特定位置流体域内压力值的函数,研究了浆液扩散的分布特征,考虑浆液黏度的时变性对浆液扩散范围的影响,定义有效注浆半径对其进行修正,得到的浆液扩散规律与球形扩散理论较为一致。结合工程实例进行了注浆细观力学数值模拟,并提出了科学的注浆方案,在现场应用后取得了较好的堵水加固效果     

砾石土层中注浆扩散参数的研究

采用注浆模拟试验与数值分析等研究方法,探讨了砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体抗压强度等参数预测计算模型,并设计试验对其进行了验证。试验结果表明,砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及结石体的抗压强度等参数预测计算模型计算的注浆量、浆液扩散半径与注浆结石体抗压强度的理论值与试验实测值间虽分别有10%、5%、10%左右的差异,但均相差不大,因此,可用来预测砾石土层实际注浆工程中的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体的抗压强度等参数。研究成果不仅可为砾石土层实际注浆工程实践提供理论支撑,还可为砾石土诱发的滑坡、泥石流等灾害的防灾减灾提供技术参考。     

钢花管注浆加固在高速公路边坡挡墙病害防治中的应用研究

高速公路建设期间,挡墙作为边坡加固方式之一得到了普遍应用,但随着高速公路运营时间增长,由于前期设计、施工、养护等原因,边坡挡墙病害不断增多,其安全问题成为了公路运营过程中亟待解决的难题。钢花管注浆加固能够起到加固岩土体、增强抗滑能力,而嵌入地层的钢花管又能起到锚固桩作用,是较好的边坡病害处治方法,但目前在运营高速公路挡墙病害防治中的研究应用相对较少。文章以浙江省某高速公路K298边坡挡墙为例,根据边坡的地质条件及挡墙病害情况采用钢花管注浆加固,并确定了合理的注浆压力、扩散半径及注浆孔间距。工程实践结果表明该方法是一种经济适用、施工简便的挡墙病害处治措施。     

固结比对砂土动剪切模量及地表反应谱的影响

采用共振柱试验方法,研究了固结比对砂土最大动剪切模量以及对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响。通过土层地震反应计算,初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。对福建标准砂和哈尔滨砂进行了系统试验,提出了计算不同固结比砂土最大动剪切模量的建议公式,公式显示固结比kc>1、最大动剪切模量较kc=1时的增长程度明显比Hardin公式要大。同时,给出了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及其对地表反应谱的影响。结果表明,固结比对砂土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响。随着固结比增加,模量比非线性关系曲线有一定提高,在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。     

固结比对黏性土动剪切模量影响的研究

采用共振柱试验方法,对固结比对黏性土最大动剪切模量和对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响进行了研究,并通过土层地震反应计算,初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。通过对粉质黏土和粉土的系统试验,提出了计算不同固结比粉质黏土和粉土最大动剪切模量的建议公式,并与Hardin公式进行了对比。结果显示,固结比kc >1.0时的最大动剪切模量较kc=1.0时的增长程度明显比Hardin公式要大。与砂土试验结果相比,固结比对黏性土最大动剪切模量影响程度更大。同时,分析了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及对地表反应谱的影响。结果表明,固结比对黏性土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响,随固结比增加,动剪切模量比非线性关系曲线有一定提高,动剪切模量比值增大,在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。     

砂-黏土混合物高压压实性能试验研究

利用自行设计高压固结仪对5种不同含砂率的饱和砂-黏土混合物开展一系列高压压缩试验,研究砂-黏土混合物压缩性和渗透性演化规律及其对矿物组分的依赖性。试验结果表明,饱和砂-黏土混合物的孔隙比-压力(e-lgP)曲线随着含砂率增高呈现出指数函数模式向双曲线函数模式转化,而e-P曲线在压力高于8.1 MPa则呈线性变化,其斜率依赖于含砂率。最优含砂率随固结压力的增大而逐渐从75%移向30%。不同含砂率的砂-黏土混合物的孔隙率、固结压力和含砂率存在统一的幂函数关系。渗透系数与含砂率有关,渗透系数与孔隙率符合指数函数关系。从砂-黏土混合物骨架结构和孔隙类型的角度出发,从本质上分析含砂率、固结压力对混合物压缩性和渗透性的作用规律。结合SEM微细观结构观测结果,验证砂-黏土混合物骨架结构与含砂率之间的相关性。     

Geotechnical Characterization of Compost Based Biocover Materials

Landfills are one of the major sources of methane (CH₄) emission which is a very potent greenhouse gas. The use of a natural process for microbial CH₄ oxidation through biocovers provides a source reduction of CH₄ emission. Previous studies have mostly focused on biochemical properties, and limited research has been conducted with regards to the geotechnical characterization of compost based biocovers. This paper presents the results of a comprehensive laboratory investigation on pure compost and compost–sand mixtures (with mix ratio of 3:1, 1:1, and 1:3 w/w) to determine the compaction, shear strength, compressibility, and hydraulic and thermal conductivity properties of compost based biocovers. Direct shear and ring shear tests have shown that the cohesion (c) and friction angle (?) are in the range of 2.1–19.7 kPa and 44.1°–54.7°, respectively. Based on the results of one dimensional consolidation tests, the coefficient of consolidation (C_v) values are in the range of 1.71–0.63 m²/year, which is a function of the moisture and organic contents of the samples. The lowest hydraulic conductivity ranges from 6.09 × 10^?8 to 1.78 × 10^?7 cm/s which occur at optimum moisture contents. Thermal conductivity is measured under various porosities and moisture contents. By increasing the dry density and sand content of the mixtures, thermal conductivity increases. The results presented in this paper will contribute to a better understanding of the geotechnical behaviour of compost based biocover, and thus to a more cost-effective design of biocovers.     

初始应力条件对松砂动力变形特性影响的试验研究

实际建筑物地基或土坡中土体在地震或波浪等复杂动力荷载作用前往往处于复杂的初始应力状态,而常规的土工动力试验通常无法再现这种复杂固结应力条件下土的动力特性。利用最新研制开发的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对福建标准砂（ %）,进行了循环扭剪试验,探讨了初始主应力方向角 和初始偏应力比 等初始固结条件对松砂动剪切模量G和阻尼比 等动力变形特性的影响。     

垃圾填埋场斑脱土衬里可行性评价

首先对斑脱土衬里(粘土-斑脱土、砂-斑脱土) 进行变水头实验, 得粘土-斑脱土的渗透系数为6.0×10-9~3.0×10-8cm/s, 砂-斑脱土的渗透系数为1.0×10-9~3.0×10-9cm/s.从防渗角度分析, 2种斑脱土混合物均适合作垃圾填埋场的底层衬里.然后对斑脱土衬里进行持水与水迁移实验, 评价斑脱土衬里水的迁移特性.以水迁移实验为基础, 模拟斑脱土衬里与地基5种不同含水量的条件, 对斑脱土衬里进行直接剪切实验, 测定斑脱土衬里的剪切强度及斑脱土衬里与地基接触面的剪切强度.再对斑脱土衬里进行三轴固结不排水实验, 测定其总剪切强度与有效剪切强度.实验结果表明: 地下水具有很大的潜力从地基流向斑脱土衬里, 从而大大提高斑脱土衬里的含水量; 随着含水量的增加, 粘土-斑脱土、砂-斑脱土衬里的抗剪强度逐渐减小.根据实验所获得的抗剪强度参数, 选择日本山谷型垃圾填埋场典型剖面, 对山谷型垃圾填埋场进行稳定性评价.结果表明: 对于角度小于20°的缓倾角山谷型垃圾填埋场, 使用粘土-斑脱土、砂-斑脱土作为底层衬里是稳定的.因此, 2种斑脱土混合物适合作山谷型垃圾填埋场的底层衬里.      

深水注浆锚设计原理及其承载特性试验研究

海洋能源开发不断向深海迈进,大型深水海上平台对锚泊结构的承载力提出了更高的要求。针对传统鱼雷锚承载比不足的问题,提出了一种新型深水注浆锚。锚体带动连接其尾部的注浆管贯入海床,然后在外部注浆设备驱动下向海床注浆,浆液挤压土体并在锚体周围形成注浆固结块,从而大幅增加锚体抗拔力。采用自主设计的海洋锚注浆和拉拔试验系统进行了模型试验,研究了不同注浆量对浆液扩散特性以及锚体承载特性的影响规律。结果表明：浆液可以较好地包裹锚体,浆块呈倒锥形与锚体紧密黏结为一体,共同承受上部荷载,浆块承载比可达 24.6,远高于传统鱼雷锚的 2.4～4.1,从而验证了深水注浆锚的可行性。随注浆量的增加,浆块端部截面积和整体高度增加,注浆锚整体承载力也不断增大。     

Ground Investigations for Changi East Reclamation Projects

Geotechnical ground investigation is important in all construction works particularly, land reclamation projects. The Changi East reclamation project is a mega project that involves creation of land space as large as 3,000 hectares in multiple phases between 1991 and 2005. Ground investigation plays a critical role in the Changi project which involved substantial amount of ground improvement works after reclamation by sand filling. One important aspect of the investigation was to evaluate the geotechnical characteristics of the underlying compressible soils beneath the original seabed for the selection of suitable methods of ground improvement. The other important aspect of the investigation was to characterize and verify the compactness of the reclaimed sand fill. Many types of in situ tests were extensively used in the project. The field vane shear test provides correlations between the undrained shear strength and depth for the upper and the lower marine clay strata in the Northern part and the Southern Part of the reclaimed site. Combined with laboratory undrained shear strength tests, the field vane strength profiles allow the derivation of the undrained shear strength over effective stress ratios for the upper and the lower marine clays. In addition, results from three other in situ tests, the piezocone cone penetration test, the flat dilatometer test, and the self boring pressuremeter test provided useful verification of these correlations. A field-performance based method of assessing degree of consolidation in the underlying clay was developed by combining field monitoring, laboratory testing and conventional as well as specialized in situ testing. An effective use of in situ testing methods for assessment, the outcome of ground improvement and for fill quality control in the densification of granular soils is illustrated with field observation data collected at the project site.     

考虑含砂量影响的砂-黏混合土应力-应变关系特性研究

将砂与黏土按不同比例干重量均匀混合制成砂-黏混合土,进行不排水三轴剪切试验,研究了含砂量和试验围压对混合土初始切线模量和应力-应变关系的影响,并对其作用机理进行了分析。研究结果表明:含砂量小于50%时,可以认为混合土初始切线模量与含砂量无关。含砂量大于50%小于80%时,初始切线模量随含砂量增加呈线性趋势增长。通过把含砂量参数引入到初始切线模量中对Duncan-Chang模型进行修正,使修正后的模型能够描述含砂量小于80%时混合土的应力-应变关系。当含砂量超过80%,混合土呈应变软化型,随含砂量的增加,初始切线模量逐渐保持稳定,应力-应变曲线峰值应变左移,可应用软化模型对其应力-应变关系进行描述。围压对混合土应力-应变关系有很大影响,在双对数坐标中,随试验围压的增大,初始切线模量呈线性趋势增长。     

钻孔灌注桩后注浆加固机理及其应用

钻孔灌注桩后注浆技术具有缩短桩长、提高承载力、减少桩数、保证桩基质量及节约造价等优点。通过工程实例,阐述了桩端、桩侧复式后注浆的加固机理、承载力的经验计算、控制要点及防治措施。