真空排水预压工程中真空度的现场测试与分析

在分析真空和负压基本物理概念的基础上,总结了真空排水预压工程中真空度现场测试技术和应用现状。通过室内试验及工程实践证明,真空排水预压情况下,地下水位以上的软粘土仍是饱和的,因此,对地下水位以上真空度测点,真空表读数实际反映的是该处的孔隙水压力;而对地下水位以下的真空度测点,真空表读数无意义。     

真空预压中地下水位测试技术探讨与改进

阐述了地下水位的基本概念,分析了大气压状态和真空状态下地下水位的特征,认为地下水位就是重力水面,即重力水与毛细水的分界面。在大气压状态下,零压线就是地下水位;在真空状态下,零压线不是地下水位。根据受力平衡方程和气体状态方程,分析了传统测试技术存在的问题,认为传统水位测试管无法测得真实的地下水位,当水位管敞口时,所测得水位高度是零压线高度,水位变化实质上反映水位管滤管段的孔隙水压力平均消散情况;当水位管口密封时,也因无法保证水位管与加固区内膜下具有相同的真空度,导致测试结果具有较大的误差,且随着测试次数增多而增大。为此,提出了一种新的利用水位管内孔压计和真空表的读数计算得到真实地下水位变化值的测试技术,该技术能连续测试地下水位而不影响其测试结果。     

真空堆载联合预压加固软基中孔隙水压力消散规律研究

通过实测资料分析了真空堆载联合预压中不同深度的孔隙水压力、超孔隙水压力、相对超孔隙水压力随时间的变化规律,并对孔压变化的原因进行了微观解释。结果表明:(1)处理区外侧,孔压变化主要由地下水位下降引起,受真空影响较小;(2)在处理区内,孔压变化受真空负压、土体渗透性和堆载荷载的影响。真空作用下的渗流是孔压消散的主要方式,土体渗透性的强弱影响着孔压消散的速度,消散的孔压转化成有效应力,促使土颗粒移动,对孔隙水产生挤压,这使孔压消散呈脉动性特征。     

真空预压加固软土地基作用机理分析

真空预压技术已在港口、道路工程领域得到应用,但长期以来在作用机理的认识上还存在争论或不明确。结合工程试验资料,对真空预压加固区应力场、孔隙水压力变化以及有效加固范围进行了分析,结果表明,真空预压使加固区土体与膜上及周围土体间产生一个大气压差?P,在?P作用下地基土产生正的超静孔隙水压力?u,随着?u的逐渐消散而转化为有效应力,力学关系符合有效应力原理;真空预压作用下孔隙水压力测试应考虑?P的影响;真空预压与堆载预压在应力特点、附加应力传递、有效加固深度等方面有明显区别,工程应用中应充分考虑。     

某试验区吹填软基处理工程监测数据分析

结合真空预压法处理大铲湾港区一期工程闸口吹填软土地基工程中的监测数据,通过理论分析对真空预压法加固软基过程中地表沉降、真空度、孔隙水压力等的变化规律进行深入分析研究,其结论具有重要意义。     

真空预压法加固吹填土的孔隙水压力试验研究

利用真空预压法处理吹填土时,孔隙水压力变化常常反映土体固结程度的好坏。通过6个模型箱试验,监测不同排水系统下孔隙水压力变化,确定有效排水体间距。研究发现0.4m间距的土内孔压下降效果比0.8m间距的土内孔压下降效果好;排水体内的孔隙水压力与排水体类型有关,且距离排水体10 cm处土体内的孔隙水压力仅为排水体内孔隙水压力的1/2弱;滤膜排水系统中的吹填土孔隙水压力下降幅度最快,B型排水板系统次之,而砂井系统最慢。另外,对于吹填土而言,排水体有效间距介于0.4m与0.8m之间,其中滤膜的有效间距最大,B型排水板次之,砂井远小于前两者。     

真空预压加固软土地基变形与固结计算研究

考虑真空度的衰减情况,对真空预压加固软基的变形和固结度计算方法进行了研究。先根据真空预压时砂井的真空压力状态建立了真空预压的空间轴对称变形模型,用位移法推导该模型在等应变条件下的变形及体积应变计算公式。在此基础之上结合Hansbo砂井地基固结理论和真空预压的边界条件,推导了忽略竖向渗流情况下的真空预压加固软土地基的固结解析解。比较文中计算方法与已有计算理论和现场试验实测资料结果表明,体积应变的计算对真空预压的孔压和固结度的计算有较大的影响,而直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式计算会导致较大误差。在固结度计算中,采用Hansbo的近似方法能满足计算精度的要求,所得计算结果与实测结果吻合较好     

真空预压法对周围环境影响的数值分析

以平面比奥固结理论为基础，考虑土的流变性，采用粘弹塑性本构模型，反映周围环境的影响，较系统地介绍了利用有限元处理真空预压法加固软基的数值方法。通过对某工程实例中软基的应力，位移，孔隙水压力的变化与周围环境相互影响的计算分析，说明在真空预压法中采取防护措施可以明显减轻对周围环境的影响，为真空预压法进一步推广应用提供了依据。     

降水预压软基处理技术中孔隙水压力效应研究

降水预压是通过降低地下水位而加固软土地基的一种软基处理技术。这项处理技术的中孔压变化与堆载预压的孔压变化有所不同, 它是在通过降水减小静水压力增大有效正应力, 从而使土体固结沉降。通过上海浦东某工程降水预压试验的孔压测试, 本文分析了降水预压加固软土地基原理及孔隙水压力效应。     

负压环境下新型地下水位测试装置研发

现行负压环境下的地下水位测试方法均不能正确反映真空预压条件下地基中的地下水位变化情况。鉴于此,先深入分析了现行负压环境下地下水位测试方法的局限性,然后详细地介绍了一种负压环境下新型地下水位测试技术,即闭口测压管法-激光测试法,最后依托实际工程进行了现场试验研究并验证了其合理性。研究结果表明:现行闭口测压管测试法均存在一定的局限性,主要体现在两方面:(1)测试装置均非常复杂,不便于现场安装埋设;(2)测试结果的影响因素较多,测试结果均不能代表真空预压条件下地基土体中地下水位的真实值。文中提出的新型测试技术,即闭口测压管测试法-激光测试法是基于激光测距原理进行测试的,其方法简便、成本低、结果直观。现场试验结果表明:真空预压条件下,地基中的地下水位总体上随地基的沉降而下降,且总的下降幅度稍大于真空预压期间地基的固结沉降值;激光测试法能正确反映真空预压条件下地基中的地下水位变化情况,有助于对真空预压加固效果进行正确评价和分析。     

真空井点降水试验分析与数值模拟

基于某真空井点降水综合试验,建立了三维地下水流数值模拟模型,将模型模拟预测数据与试验观测数据进行对比,研究真空负压和井点间距对真空井点降水效果的影响,得出了真空井点周围渗流场的变化性状,提出了真空井点周围真空及重力场耦合区、耦合场与重力场过渡区和重力场区3个区的概念。得出了不同负压在不同井点深度条件下对地下水渗流场的影响变化。对比结果表明,建立的真空井点降水模拟分析方法,能够较好的模拟真空井点周围观测井水位与出水量的相关关系;分析方法可用于真空井点降水试验分析,且为真空井点降水设计提供了依据。     

真空联合堆载预压法加固水工建筑物软基效果检验

介绍了真空联合堆载预压法加固软土地基的特点,探讨了该方法的加固机理,论证了淮河入海水道张马涵闸软基处理采用真空联合堆载预压法的依据。根据现场的监测资料(包括表面沉降、分层沉降、水平位移、孔隙水压力、真空度等)和原位测试(包括CPT、十字板试验、静载试验和标准贯入试验等)资料,以及土工试验成果的分析和比较,对张马涵闸软基的加固效果进行分析和检验,结果证明,该法完全满足设计要求,为该工法在类似工程软基处理的推广应用提供参考。     

潜水层一体化降水回灌设计方法研究

将降水工程抽取的地下水进行资源性回灌是高渗透性富水地层地下水控制中保护地下水资源的一种有效选择。当回灌场地受限离降水影响区域不够远时,降水与回灌可能存在耦合作用。基于潜水完整降水-回灌井群的浸润线方程,建立了一体化降水回灌井点群系统等流量近似理论解和等效大井近似理论解公式,并进行了误差分析。以北京某基坑工程为例,一体化降水回灌工程的近似理论解、数模分析、流量实测三者结果能互相符合,验证了公式的可靠性。给出了应用公式进行场地受限条件下一体化降水回灌设计问题的求解思路、求解步骤,建立了潜水完整井的一体化降水回灌设计方法。     

Accidents due to oxygen deficiency and methane gas blow-off in Tokyo area,Japan

The groundwater leve in the Tokyo area had declined to about 60 m below the surface because of excess withdrawal of groundwater from various aquifers. Many construction workers died due to oxygen deficiency at construction sites from 1960 to 1980, the period of decreasing groundwater level. The compressed air in pneumatic foundation construction sites passed easily through the aquifer, and the oxygen in it was consumed by ferrous ions oxidizing to ferric ions. During periods of high barometric pressure, atmospheric air penetrates into the strata and it is deoxygenated there. Suffocation occurred not only at construction sites in underground excavations, but also in residences in Tokyo. Such acidents have become less frequent with recovery of the pore-water pressure in aquifers, which has accompanied the recovery of the groundwater level since 1972.With the recovery of the pore-water pressure and the groundwater level in the aquifer, fires and explosions resulting from gushes of methane have occurred in Tokyo lowlands since 1973. These blow-off gases are classified into two types: Kameido and Asakusa.The gas of the Kameido type originates from the Kazusa Group and migrates into upper alluvial deposits or Pleistocene sediments because of the recovery of pore-water pressure in the Kazusa Group. The gas of the Asakusa type formed from the air that penetrated the aquifers during the period of low groundwater level. Methane was produced by the depletion of oxygen accumulated in alluvial deposits and Pleistocene sediments. This gas blows off through wells in alluvial deposits and Pleistocene sediments at times of low barometric pressure. Accidents of the Asakusa type will not happen when the groundwater level and pore-water pressure in alluvial and Pleistocene sediments is restored to previous levels.     

RB模式下砂土非极限主动土压力的离散元模拟与理论研究

针对刚性挡土墙绕墙底向外位移(RB)模式下砂土非极限主动土压力分布问题,采用离散元数值模拟对砂土的主动破坏过程进行分析。研究结果表明,非极限主动状态下,不同深度处土体内摩擦角变成极限值时,该点所需的水平位移近似相同,约为0.03%H,墙-土摩擦角至极限值时该点所需的水平位移S_δ近似与深度z呈线性关系,即S_δ=0.12%z;挡墙位移过程中,墙后土体中存在多个相互平行的“准滑动面”。根据模拟结果,在Liu提出的摩擦角调动值计算公式基础上进行了修正,并利用斜微分单元法,取墙后土楔体中平行于滑动面的薄层作为斜微分单元,建立了非极限主动状态下单元体静力平衡方程,得到了RB模式下挡墙不同位移量时非极限主动土压力计算公式。将计算结果与模拟结果和模型试验实测数据进行对比,验证了理论公式的合理性。     

不同温度及排水条件下高温冻土孔隙水压力试验研究

在荷载的作用下孔隙水压力的消散是揭示冻土整体变形机理的关键,为了研究高温冻土中孔隙水压力变化规律,在不同温度、不同排水条件下,对高温冻土开展了压缩固结试验,并监测其在-1℃、-0.5℃和-0.3℃的条件下孔隙水压力及位移变化情况。结果表明：温度对孔压、变形有较大影响,温度越高,土体的变形速率越大,孔隙水压力峰值越大,消散速率也越快;而温度相同时,排水条件下的孔压峰值比不排水条件下的低,位移比不排水条件下的大;从试验结果中可以认识到,孔隙水压力在受骨架挤压增大的同时也在缓慢消散。