新吹填软土地基复式负压固结技术开发

新吹填土含泥量大、含水率大、渗透性差、零承载力,常规地基处理工法无法开展,地基处理面临诸多困难。针对该问题,提出了复式负压固结技术,该技术包括3道工序：改性真空预压、电渗降水和强夯动力固结。改性真空预压使地基得到初步固结,具备一定强度,为后序工作做准备;电渗降水可有效降低夯前地下水位和土体含水率,并促进夯后超孔隙水压力的消散;电渗降水和强夯动力固结多遍耦合,共同对吹填土进行地基加固。现场开展了复式负压固结技术工艺试验、土性试验和沉降变形监测。结果表明,应用于吹填泥的地基处理,改性真空预压可快速提高承载力,电渗法可迅速降低地下水位,有效避免强夯时＂弹簧土＂现象的发生,从而提高了最佳夯击能。复式负压固结技术可以有效地应用于新吹填软土地基。     

大厚度黄土地区单击夯击能影响强夯加固效果的试验研究

针对黄土丘陵地区高填方下大厚度黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前、后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出6 000、8 000、10 000、12 000 kN·m能级条件下强夯加固的夯点中心距、击数、有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了强夯有效加固深度的估算方法。试验结果表明,加固后黄土的孔隙比、干密度和湿陷系数可作为强夯加固效果的评价指标;强夯处理后地基土的物理力学指标在满足设计要求时其下限深度即为有效处理深度;在湿陷性大厚度黄土地区,以夯点土和夯间土湿陷性均消除的地基土下限深度可作为有效处理深度。     

强夯法加固夹砂粘土吹填场地的现场试验研究

江苏省连云港赣榆港区陆域采用航道和港池的疏浚土方吹填形成作业港区,吹填工艺以绞吸式疏浚为主,疏浚涉及土层为粘土和砂土,由此形成了粘土和砂土的混合土地基。为了提高地基承载力和均匀性,采用了强夯法对地基进行加固,但是目前对夹砂粘土地基强夯加固的理论和实践较少。为此,以砂夹粘土构成的混合土地基为对象,测试了多种能量单点夯击时的地基土夯沉量、孔压和夯坑周围土体强度等参数,探讨了强夯法加固该类地基的加固深度和水平影响范围。结果表明：对于该类地基而言,有效加固深度修正系数取0.35~0.5为宜;强夯过程中,孔压与强度的增长范围不对应,即孔压影响范围远大于强度影响范围。     

失水过程中的土壤孔隙比―含水量―吸力关系

当土体总应力状态保持不变时,基质吸力的提高是导致孔隙水排水、土样体积收缩、孔隙结构改变的根本原因,通过吸力可以将土壤收缩曲线和土水特征曲线联系起来进行比对研究。采用广义有效应力原理分析超固结土样和正常土样的失水过程,结果表明:超固结土样中存在着相应的先期固结压力的吸力值,称之为先期固结吸力ψc。当土样吸力小于ψc时,超固结土样和正常固结土样的收缩曲线、土水特征曲线不同:超固结土孔隙比随吸力提高而减小的坡度较缓,约等于土样的回弹再压缩指数,土样处于结构性收缩阶段;先期固结压力越大,土水特征曲线的进气值越高。当土样吸力高于ψc时,超固结土样和正常固结土样的收缩曲线、土水特征曲线重合。     

渗透固结方法分类的探讨

在分析饱和软土地基不同排水固结处理方法的基础上,将饱和软土渗透固结按其作用机理的不同区分为压缩型固结和渗透力型固结;渗透力型固结又分为减压型和加压型两种形式,将真空预压归类于减压型渗透力固结。提出了超稳定渗流孔隙水压力的概念,得出了渗透力型固结的过程就是超稳定渗流孔隙水压力逐渐转化为有效应力的过程的结论;建立了渗透力型固结沉降计算的简化方法。并对渗透固结处理软土地基的若干问题进行了分析和讨论。     

套管排水桩处理可液化地基的数值分析

新型套管排水桩技术的原理是将排水盲沟与桩结合起来,排水盲沟提供了桩周的排水通道,在地震发生时,可以有效降低桩周土体产生的超孔隙水压力,达到抗液化的目的。开展了套管桩与不设置排水盲沟的普通桩的静动力数值模拟,结果表明:套管桩的复合地基承载力与等直径普通桩的承载力接近,排水盲沟的设置没有减弱桩的承载能力,在地震作用下,套管桩的排水盲沟可以有效降低桩周产生的超孔隙水压力,提高桩周土体的有效应力,达到地基抗液化的目的。     

粉喷桩施工引起的超孔隙水压力分析

依托江苏某省道软基处理工程对桩周土压力和超孔隙水压力进行现场测试。测试结果表明:粉喷桩施工过程中桩周土体同步产生较大超静孔隙水压力和土压力,随离桩距离增大而减小;施工完成后1小时内超孔隙水压力基本消散完毕;粉喷桩施工速度越快,土体中产生的超孔压越大;超孔压朝着施工方向累积,背着施工方向表现出遮蔽现象;跳打施工比顺序施工所产生的超孔压要小。通过改进施工速度、顺序、方向以及桩间距能有效地减小粉喷桩施工引起的超孔隙水压力。     

土坝地震孔隙水压力产生、扩散和消散的三维动力分析

本文将地震孔隙水压力与土坝(尾矿坝)的变形和固结紧结合起来,引用著名的皮奥(Biot)方程,用空间等参数有限单元法求解位移和残余孔隙水压力;提出了一种用于土坝动力分析的非线性三维有效应力分析力法。该法不仅可计算地震动应力、动应变、加速度,而且可以计算地震期间和地震后孔隙水压力的增长、扩散、消散、液化的发生和发展过程、土的残余变形及其随着时间的变化。文中用加权剩余值法详细推导了有限单元法的计算公式。文末举有算例。     

黏粒含量对粉土液化后特性影响的试验研究

设计了分析粉土液化后单调荷载下剪切强度的三轴试验。对粉土施加动荷载使其发生液化后,在不排水条件下施加单调静荷载,直至土体达到强度稳定停止试验。试验结果表明,不同初始有效固结压力、初始孔隙比对液化后土体不排水剪切强度影响较大;液化后粉土表现出明显的剪胀特性,颗粒结构重组,孔压在不排水条件下逐渐消散,土体强度则逐渐增加并最终趋于某一稳定值;剪切强度与初始有效固结压力呈线性关系;孔隙比越小,其液化后剪切强度越大。     

兰州高坪湿陷性黄土地基处理方法分析

根据兰州地区3处大厚度高坪黄土的天然密度、含水量、土粒比重等物理性质指标沿深度变化的统计规律,分析了计算值-天然孔隙比随这些指标的变化规律,得出黄土天然孔隙比简化的计算公式。藉此分析强夯法、挤密桩法等地基处理方法的合理设计参数:对于强夯法,平均夯沉量可以作为初步设计参数和质量检测指标;对于挤密桩法,确定了加固深度和处理后的孔隙比,即可确定桩间距和桩径的比值。     

考虑碎石桩排水能力复合地基中孔压长消解析解

由于地震作用时间较短,且碎石桩渗透能力和土体渗透能力相比并不是无限大,因此本文考虑碎石桩排水能力研究了碎石桩桩体材料由地震引起的孔压的长消规律。根据比奥固结理论综合考虑碎石桩的排水能力和相应的初始条件及边界条件,推导出了能够真实反映碎石桩排水减压作用在地震期超孔隙水压力产生、扩散、消散过程中的贡献作用的一般解析解公式。同时讨论了碎石桩渗透能力的不同对抗震液化的影响作用。     

A practical numerical method for large strain liquefaction analysis of saturated soils

Accurate prediction of the liquefaction of saturated soils is based on strong coupling between the pore fluid phase and soil skeleton. A practical numerical method for large strain dynamic analysis of saturated soils is presented. The u–p formulation is used for the governing equations that describe the coupled problem in terms of soil skeleton displacement and excess pore pressure. A mixed finite element and finite difference scheme related to large strain analysis of saturated soils based on the updated Lagrangian method is given. The equilibrium equation of fluid-saturated soils is spatially discretized by the finite element method, whereas terms associated with excess pore pressure in the continuity equation are spatially discretized by the finite difference method. An effective cyclic elasto-plastic constitutive model is adopted to simulate the non-linear behavior of saturated soils under dynamic loading. Several numerical examples that include a saturated soil column and caisson-type quay wall are presented to verify the accuracy of the method and its usefulness and applicability to solutions of large strain liquefaction analysis of saturated soils in practical problems.     

Energy approach to unsaturated cyclic strength of sand

The mechanical response to cyclic loading of saturated cohesionless soils is usually investigated by means of effective stress method considering pore water pressure changes that lead to reduced strength and stiffness. On the other hand, the behavior of partially saturated sands is different from the behavior of saturated sand deposits. The development of negative pore water pressures in particular makes it difficult to estimate the behavior of partially saturated sands. The response of partially saturated sands, however, can be examined in a physically understandable manner by investigating their energy characteristics independently of pore pressure behavior. To establish a general framework for understanding the behavior of partially saturated sand, a total of 52 resonant column and dynamic torsional shear tests were conducted under undrained conditions. The effects of factors such as the amplitude of shear strain, relative density, saturation ratio and confining pressure on the dynamic characteristics of the sand and on energy dissipation were studied. The use of the energy concept in the evaluation of partially saturated soils is shown to be a promising method for the evaluation of the cyclic behavior of partially saturated sands.     

地震荷载下饱和砂土孔压增长时程计算方法

本文采用逐波累计方法,依据适于不同固结条件的孔压增量模型,计算每一应力循环的孔压变化,可给出非均等固结复杂情况下孔压实时增长过程。采用不同固结比两种砂进行若干典型地震荷载动三轴液化试验,试验结果与所提方法的计算结果有良好对应关系,表明本文方法可有效地描述地震荷载作用下非均等固结饱和砂土孔压增长过程。     

不同循环荷载作用下软黏土动力特性对比试验研究

研究交通循环荷载作用下路基软黏土的长期沉降和动力力学性质对路基设计具有重要意义。本文通过GDS动三轴实验,研究(不排水条件下)振动波形、排水条件以及动应力比三因素对于软黏土动应变和动孔压的影响。试验结果显示:排水条件对饱和软黏土的动应变和动孔压影响最大,在部分排水条件下动孔压逐渐消散,动应变迅速发展。振动波形对软黏土动应变和动孔压影响较大,单向纯压半正弦波作用下软黏土的动应变和动孔压较容易达到最大值。在较少的振次内动应力比对孔压影响较大,但在归一化的孔压模型中,动应力比对孔压影响较小。通过以上分析,本文建立包含循环振次和纯压因素的孔压增长模型。     

含砾量对饱和砂砾土液化特性的影响

利用GDS循环三轴仪进行一系列饱和砂砾土不排水动三轴液化试验,研究其在循环荷载作用下的液化特性,分析含砾量对饱和砂砾土动强度和动孔压的影响规律。研究表明:含砾量对砂砾土液化性能影响较大,随着含砾量的增加砂砾土抗液化强度呈单调增加趋势;随循环周次的增加孔隙水压力不断升高,增长速率与所施加的循环应力幅值有关,同一固结压力下,振次比相同时循环动应力幅值越大动孔压比越大;破坏振次对动孔压增长模式存在影响,破坏振次较小时砂砾土动孔压增长模式呈双曲线型发展,破坏振次较大时砂砾土的动孔压增长模式可用反正弦函数来表示,且含砾量越大循环荷载引起的孔隙水压力越高;含砾量对砂砾土液化特性的影响可从砂砾土的微细观结构特征得到阐释,并借助其粒间状态参量进行分析。