动力排水固结法加固软土路基的模型试验研究

软土中孔隙水压力长消规律是研究动力排水固结法加固机制及控制施工效果的关键因素。针对这一问题,设计了动力排水固结法加固软土路基的模型试验装置并进行了试验。试验模拟某高速公路现场条件,按不同锤重、不同落距、不同锤底面积等工况分别进行。重点研究了动力排水固结法加固软土路基时,夯击击数、夯击能、夯锤重量及落距等参数在不同组合情况下土体不同深度处孔隙水压力的长消规律。研究表明,夯击能相同的情况下增加夯击次数将导致孔隙水压力消散减慢,但保持夯击能不变的情况下增加锤重比增加落距的加固效果好;高夯击能能使孔隙水压力有较大增幅,相应的加固范围也会增大。为了促使孔隙水压力消散,施工时宜采取多遍夯击,逐遍增加夯击能的施工方法     

海相淤泥软土地基强夯置换砂桩试验分析

针对某海相淤泥软土的处理工程,选取了一强夯砂桩置换试验区,监测了强夯置换过程中夯坑及其周围土体的变形,超孔隙水压力的增长和消散情况以及深层土体水平位移。分析结果表明,单个置换砂桩夯击8次较为合理;强夯置换后静置一段时间,可以有效减小强夯过程中的超静孔隙水压力,且一遍强夯后静置7 d后超孔隙水压力基本消散完;深层土体的水平位移主要发生在地表以下3～6.5 m深度范围内。     

吹填土强夯加排水地基处理的数值分析与应用

强夯加排水地基处理方法是近年来发展的一种地基处理技术,在吹填土地基处理方面得到了广泛应用。根据强夯能量耗散分析与土体密实机制,基于冲击荷载作用下孔隙水压力的发展模式,建立了强夯加排水地基处理的数值分析模型,并采用有限差分法进行了求解。采用编写的数值程序分析了强夯过程中超孔隙水压力的发展与土体密实效果,以及土体渗透系数、单击时间间隔以及砂井间距等对加固效果的影响,讨论了“重锤少夯”和“轻锤多夯”的差异,并与工程实例进行了比较。研究结果表明,建立的数值模型可以模拟强夯加排水地基处理的施工过程,较好地反映强夯过程中孔隙水压力的发展变化规律和加固效果。排水措施的设置有利于超孔隙水压力消散和加固深部土体,进而提高土体加固效果和缩短工期。最后,根据数值分析结果,提出了强夯加排水地基处理的合理设计建议。     

连续排水边界下考虑变荷载的软土一维非线性固结分析

土体往往具有非线性压缩特性,不同压缩特性下土体的固结规律存在差异。综合考虑土体非线性特性、变荷载作用以及连续排水边界条件建立了一维固结方程。采用无条件稳定的有限差分法和半解析法对固结方程进行了求解,两种解答方法的可靠性通过连续排水边界条件退化以及两种解答结果对比得到验证。在有限差分法解答的基础上,详细分析了界面参数、荷载参数以及非线性参数对土体固结的影响。结果表明：连续排水边界的界面参数取值越大,则超静孔隙水消散速率及土体沉降速率越大,但界面参数取值对最终沉降量没有影响;超静孔隙水压力在加载阶段逐渐增大,在恒载阶段逐渐消散;加载速率越大,则超静孔隙水压力峰值越大,并且土体固结速率越快,说明延长施工周期有利于降低超静孔隙水压力的影响;工程中要准确预测土体固结速率绝非易事,采用固结理论预测时需保证土体模型、边界条件以及土体计算参数等因素的准确性。     

爆夯动力固结法加固软基试验研究

爆夯动力固结法是一种爆炸作用和上覆荷载相结合的新型地基处理方法。其作用原理是利用条形炸药在设置有排水通道的软土地基中爆炸产生高能量瞬变荷载使土体结构发生变化,软土中超静孔隙水压力急剧上升、消散,并在上覆荷载的作用下使土体快速排水固结。在广东佛山合顺－北滘公路干线拟建路段进行的现场试验和室内试验均表明了其加固软土地基的有效性,并结合沉降数据推算了爆夯设计参数,确定本次试验爆夯效果相当于3.2 m高的堆载。     

冲击作用下饱和土性状的试验研究

在三轴条件下,对饱和土（砂土和黏土）进行排水与不排水条件下的冲击试验及冲击后再固结试验,对比研究了不同渗透性土在不同排水条件下的冲击动力响应和冲击后再固结性状。结果表明：饱和黏土不排水冲击时的孔隙水压力随冲击击数增加而升高并逐渐稳定,排水冲击时的孔隙水压力则是先达到峰值然后有所下降;砂土不排水冲击时的冲击能量对孔隙水压力影响最明显;饱和砂土不排水冲击时的轴向应变与冲击击数呈近似线性关系,饱和黏土冲击及饱和砂土排水冲击则呈近二次曲线关系;饱和砂土不排水冲击后再固结阶段的孔隙水压力立即消散为0,同时体变迅速增大到一定值;饱和黏土在冲击后再固结阶段的孔隙水压力在一定时间内逐渐消散完毕,同时体变逐渐增大;饱和黏土排水冲击时,冲击阶段产生的体变占冲击引起总体变的39%～49%,冲击后再固结阶段产生的体变占51%～61%;砂土和黏土的总体变均表现为排水冲击明显大于不排水冲击,改善冲击时的排水条件有利于提高加固效果。     

黄泛区路基强夯时超孔隙水压力变化规律试验研究

滨德高速公路所经地区主要由黄河冲积而成,场区地层以粉土和粉质黏土为主。在试验区不同地层深度处埋设孔隙水压力计,通过观测、分析强夯各个过程中超孔隙水压力的变化规律,得出以下结论:在2 000 kN.m夯击能的作用下,第1～2遍夯击时最佳夯击数为8～9击,第3遍夯击时最佳夯击数为6～8击;夯击后,浅层的超孔隙水压力基本均大于深层的超孔隙水压力,消散时间也相对较长,并且浅层孔隙水压力受夯击影响的水平距离较深层的大;在2 000 kN.m夯击能的作用下,强夯最大影响深度为8～9 m,有效加固深度为6～8 m,有效加固深度系数α=0.134～0.179;6～7 m深处孔隙水压力水平最大影响距离小于10 m,有效影响宽度基本为5～7 m。     

堆载预压联合强夯加固软土地基的试验研究

通过某软土回填地基加固工程现场试验,论证只要合理地确定施工参数和工艺,完全可用塑料板排水分级堆填压载并联合强夯的静态——动力预压法加固软土地基。此外,就不同排水板间距、不同填料及不同夯击能时静态、动力排水固结过程中地基的变形、孔隙水压力分布、固结状态及地基的强度增长规律等进行对比分析。也与检测结果作了比较。     

孔隙水压力的变化与滑坡速度的关系

为了研究滑坡运动产生的孔隙水压力与运动速度的关系,建立了滑体饱和状态下的无限斜坡模型,结合有效应力原理以及剪切滑带处的土体运动定律,推导出滑坡运动速度v、滑带处的孔隙水压力uw以及滑坡运动时间t三者之间的解析表达式。并以三峡库区三舟溪滑坡为例,运用MATLAB编程计算得到三舟溪滑坡的v(t)-uw(t)之间的关系曲线。分析曲线得出:若滑坡保持某一速度v匀速运动时,由于土体排水固结作用,运动变形产生的孔隙水压力增量及时得到消散;在滑坡加速运动的过程中,孔隙水压力值随着加速度增大而增大,当孔隙水压力的增长速率超过土体的固结排水速率时,孔隙水压力大大削减了土体的抗剪强度,加速了滑坡的破坏。     

循环荷载作用下竖向排水板加固软黏土的孔隙水压力累积特性研究

采用大型动三轴试验仪进行重塑高岭土试样的循环三轴试验,试样直径为300 mm,高度为600 mm。圆柱体试样中心放置了一块竖向排水板,在循环加载试验进行时和结束后都可进行径向排水。试验结果验证了径向排水可以有效地消散循环荷载引起的孔隙水压力。通过结合径向固结理论与不排水循环加载土体模型,提出了一个循环荷载作用下径向固结模型,用来描述在允许径向排水的情况下软黏土在循环荷载作用下的孔压累积特性。模型中考虑了应力历史和孔隙水压力消散对孔隙水压力生成的影响,并用大型循环三轴试验结果进行验证。研究发现,当施加较大循环荷载时,径向排水减缓了孔隙水压力累积到临界值的速率,因而土体在破坏前可以经历更多次的循环荷载;当施加中等循环荷载时,径向排水可有效阻止孔隙水压力增长至临界值。除此之外,还研究了加载间歇期对孔压累积特性的影响,结果显示3组循环加载结束后,累积孔隙水压力开始减小,表明之后更多的循环加载并不会引起孔隙水压力的累积增长。     

高能量冲击作用下淤泥孔压特征规律试验研究

以往动力排水固结室内试验,通常冲击能量不够,很难激发软土某些工程响应,对应加固机制难以发现。通过可提供高冲击能的多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统,针对淤泥类超软土进行静动力排水固结模型试验,获得了淤泥孔压等响应特征：夯击瞬间（6 ms）上部孔压增长及下降时间非常短,且其重复性好;初始两遍夯击结束后中部孔压变化呈双峰型,其时间间隔随着夯击遍数增加而逐渐变大,最后不复存在;每遍夯击瞬时中部土压均出现急剧增长与快速减小,增长幅度随夯击遍数增加呈减小趋势,但每遍夯完后数天内土压值均大于夯前值;每遍夯击孔压消散后最终值都小于初始孔压,说明在一定的排水条件下,淤泥这类超软土地基确实可夯击;夯击后残余应力作用机制存在,且其对沉降起主要作用,而一定静力荷载的这种机制不明显;排水板插设扰动效应不可忽视,但该扰动效应随软土埋深增大而减少。     

Effect of tamping interval on consolidation of dredged slurry using vacuum preloading combined with dynamic consolidation

The effect of combining vacuum preloading and low-energy dynamic consolidation is predominantly controlled by the tamping interval time. It is, therefore, imperative to identify a suitable parameter and optimise the tamping interval time. In this study, the effect of the tamping interval time on the consolidation of slurries was investigated by conducting laboratory model tests. Consequently, various tamping interval times were obtained by controlling the dissipation of pore water pressure at different levels of 20%, 40%, 60%, 80%, and 100% to determine the optimal interval time. In terms of surface settlement variation, dissipation of pore water pressure, and distributions of the water content and shear strength variation profile, it was shown that a rubber soil state was reached at a dissipation rate of 20% pore water pressure. When the tamping interval time was set to a dissipation rate of 80% pore water pressure, the consolidation effect was optimal.

     

Hydrological triggering conditions of landslides in varved clays in the French Alps

In this paper the meteorological and hydrological conditions are analyzed which trigger shallow and deeper landslides in glacio-lacustrine deposits (varved or laminated clays) in the French Alps. The hydrological system of these landslides consists of a colluvial cover which supplies water into the fissures of the underlying varved clays. From these fissures water can infiltrate more or less horizontally into the silt layers of the varved clays. A combined reservoirs model was used to simulate the water fluctuations in the colluvial cover and the fissures. Both the water level in the fissures and the residence time of water in the fissures are mainly controlled by the amount of water storage in the colluvial cover. Simulations over the last 25 years show that almost each year the fissures are completely filled with water for several months a year.

Infiltration experiments in the field show that infiltration into the varved clays occurs mainly by horizontal infiltration into the silt laminae. Calculated infiltration rates from these fissures into the silt layers show that the mean yearly residence time of water in the fissures is not sufficient to fully saturate the clay mass each year. It is therefore concluded that the triggering of the landslide movements is mainly controlled by the development of positive pore water pressures in the fissure system and that the rise of pore water pressures induced by the matrix system of the varved clays only plays a minor role. The calculations also show that drainage of the colluvial cover is a very efficient measure to stabilize the deeper landslides.     

旧路改建高速公路中地基强夯效应测试与工艺参数分析

旧路改建高速公路遇到的最主要的问题是地基的不均匀沉降。数值分析表明,对新的天然地基进行处理是解决这一问题的关键。强夯是加固地基的一种有效措施,为了对强夯工艺参数进行优化研究,对夯锤冲击地面过程中产生的动孔隙水压力、动土应力以及夯后超静孔隙水压力的消散过程进行了跟踪测试与分析。结果表明,对以风化料为主的地基,最大夯击数不宜超过4击,而且铺底夯完成2d后就可进行满夯。     

基于接力排水的强夯法在滨海回填区地基处理中的试验研究

本文对山东半岛海岸带滨海杂填土、饱和粉细砂、淤泥质土等特殊复杂地层地基处理方法进行了研究。以经济高效的强夯法为基础,提出复杂地层整体排水概念,设计了浅层、深层竖向排水和水平排水的接力排水系统,并进行了现场试验研究。监测数据表明,强夯荷载作用下,接力排水系统整体协同排水,可快速排出各个地层中地下水、消散超孔隙水压力。7 h左右可基本消除强夯引起的地下水上升及孔隙水压力消散。持续降水,地表沉降为上部土体厚度的0.7%～2.0%。强夯动力荷载作用下,表层土体压缩为上部土体厚度的8.7%～10.9%。埋深3～7 m土体沉降约为土体厚度的5‰、3‰,埋深7～10 m土体沉降为土体厚度的2‰。检测数据表明,在强夯有效影响深度内地基处理效果明显,土体工程性状改善明显。表层承载力及变形模量满足设计要求,4 m以下淤泥承载力平均值略低于设计要求,下部淤泥质土计算平均固结度为77%。夯后1个月监测数据表明,地表沉降量在25 mm以内,已逐步趋于稳定,分层沉降、孔隙水压力数值整体稳定略有下降。     

三轴冲击荷载作用下淤泥力学响应研究

利用SPAX-2000（改进型）静动真三轴系统,针对淤泥类超软土进行静动力排水固结试验,研究包括较高频率在内的各冲击荷载频率（1、8、16 Hz）与不同围压（200、250、300 kPa）作用下淤泥的力学响应;此外,结合三轴剪切试验研究不同固结条件对淤泥不排水强度的影响。试验结果表明：（1）在相同冲击频率作用下,试样抗剪强度随着围压增大而提高;围压增大,使得球应力增大,体应变随着增大,有效地促进试样排水固结。（2）相同围压作用下,存在着一个冲击荷载频率阈值,当冲击频率低于这一阈值时,随着冲击荷载频率的提高,轴向应变量逐渐变小,反之逐渐变大。（3）冲击瞬间,体应变为负值,表现为体胀,这与原位试验夯击瞬间的孔隙水压力变化曲线一致,从而验证了高含水率淤泥在冲击作用下的孔压负增长现象。     

库内层状软土地基的联合处理方法研究

介绍了利用重锤夯实法加固表层填土与排水固结法加固深层软土联合处理库内层状软土地基的方法,在填土静荷载和塑料排水板作用下淤泥质软土很快完成主固结沉降,重锤夯实法使表层填土受到动力压密,软土和填土强度得以提高.试验结果表明,排水固结过程中填土层的单位沉降量远小于淤泥质软土,重锤夯实法的有效加固深度可以达到地表下3.5 m,影响深度可达6.0 m.联合采用两种地基处理方法可以有效提高层状地基承载力.     

Water escape fissures resembling ice-wedge casts in Late Quaternay subaquesous outwash near St. Lazare Québec, Canada

Post-depositional structures in late Quaternary subaqueous outwash near St. Lazare, Québec resemble icewedge casts but are interpreted as water escape fissures. Cryogenic origin is discounted because, in contrast with ice-wedge casts, the fissures have a higher depth to width ratio, do not form an intersecting network, and do not exhibit adjacent upward turning of strata. In addition, their truncation by the sub-littoral unconformitydemonstrates formation before regression of the post-glacial Champlain Sea, under conditions in which ground ice development was highly unlikely. The fissures probably formed in response to elevated pore pressures caused by melting of remnant glacier ice or by liquefaction of deeper units. Excess pore water pressure initiated upward flow of dilute sediment-water mixtures that became concentrated in planar zones (fissures) along which they entrained and removed sediment. Slumping of the fissure walls followed, either during or after water escape. Minor faulting over cavities created by melting ice or water escape along fractures in underlying strata may have controlled the morphology of the fissures.