化学改性联合真空预压法加固吹填土试验分析

通过开展室内真空预压模型试验和微观测试,针对黏粒含量较高的吹填土,探讨分析了化学改性联合真空预压法的加固效果及其机制。结果显示：经过化学改性后,吹填土的液限及塑性指数显著降低,渗透系数明显增大;此外,微观测试结果显示,经过化学改性后,改性外掺剂与吹填土颗粒间发生复杂的化学反应,吹填土颗粒表面附着大量的难溶物,使其表现为典型的团粒结构,孔隙直径明显增大,土体的渗透性显著提高;与常规真空预压法相比,化学改性联合真空预压法处理吹填土的加固效果得到大幅度的提升,其中排水量最大提升幅度达17.6%,表层沉降量明显增大,加固后土体十字板剪切强度最大提高69.0%。该研究为改进真空预压法的技术发展提供了理论依据。     

高黏性新近吹填淤泥真空预压试验颗粒流宏微观分析

为了从宏观和微观角度探讨颗粒组成对淤堵层形成机理和加固效果的影响规律,依托天津某新近吹填造陆工程,先进行直排式真空预压法室内模型试验,然后基于颗粒流理论和PFC2D程序,在解决模拟过程中颗粒级配和孔隙比的二维转换、排水边界的等效模拟、真空渗流场的施加等问题后,对模型进行有效的模拟计算,进而将结果推广,开展了不同颗粒组成吹填土真空预压试验的颗粒流模拟,总结了排水速率变化及颗粒运移规律。结果表明:对吹填土真空预压过程进行二维颗粒流数值模拟是有效可行的;真空预压过程中细颗粒沿渗透路径迁移,在沿途滞留,导致渗透路径变短变窄,从而形成淤堵层;对于高黏性新近吹填淤泥,在相同真空荷载作用下,黏粒质量分数越大,初期排水速率增长越快,并且随着土体不均匀系数的提高,淤堵层变得易于形成且致密,排水速率衰减越快;粉粒质量分数越大,土体孔隙率变化越均匀,尤其当粉粒质量分数大于黏粒质量分数时,真空预压加固效果有明显改善。     

真空加固前后软土工程地质性质研究

借助X-射线、扫描电镜及计算机图像处理等技术，对海积软土真空预压加固前后的结构特征进行定量分析，并结合室内试验，对比研究土体微观结构和工程性质的变化，探讨真空预压加固的机理。研究表明真空预压加固效果明显，软土工程性质得到改善。加固前软土的微结构以蜂窝状、团粒-絮凝状结构为主，大孔隙较多；加固后以团粒状结构为主，粒内和粒间孔隙变小；加固后结构单元体和孔隙未形成明显的定向性。这与堆载预压加固的结构变化显著不同。真空预压加固是在球应力即等向压力下固结。     

高黏粒含量新吹填淤泥加固新技术室内研发

新吹填淤泥处于“稀泥汤”状态,工程特性极差,几乎无承载力,现有真空预压技术加固效果不理想,地基有效加固深度小,土体强度增长有限。为此,提出了“真空预压联合化学加固”的新思路。室内采用3种环保型化学加固剂设计了3种真空预压联合化学加固方案（VPCT1、VPCT2、VPCT3）和1种纯化学加固方案（CT）,与现行真空预压加固方案（VPT）进行了对比试验研究。研究结果表明：(1) 添加有效的化学加固剂后,新吹填淤泥在抽真空前较短的静置时间内就基本完成了自重沉积过程;(2) 化学加固剂选取得当能有效提高土体的加固效果;(3) 宏观上,VPCT3方案加固效果较均匀,加固后土体中黏粒含量明显降低、湿密度最大,孔隙比降低幅度明显,无侧限抗压强度也最大,为66.7 kPa（为VPT方案的3.5倍）;(4) 微观上,VPCT3方案加固后,土颗粒之间的孔隙总面积、孔隙平均周长、总孔隙数、孔隙比、孔隙率等最小,单元体之间有良好的定向度、排序性最好,连结方式以面-面为主导,相互之间接触紧密,团聚现象最明显。因此,相对于现行的真空预压技术而言,VPCT3方案土体加固效果非常明显,也较均匀,可以进一步开展现场试验研究,探讨其付诸于工程实践的可行性。     

基于气体运移规律的增压式真空预压法加固机制分析

针对天津地区高含水率的吹填淤泥,进行不同增压深度的室内增压式真空预压模型试验,结合土中气体运移规律,进行增压机制及加固效果影响因素分析。研究结果表明,采用注气增压方法可以有效加固高含水率吹填淤泥,其中排水板中下部注气增压对土体排水量、沉降量、超静孔隙水压力累积消散量以及十字板强度提升有明显促进作用。加固初期,流塑状态的土体中,注入气体易形成气泡并在浮力作用下快速上升运移,带动深部土颗粒向上运动,形成类似搅拌的扰动,使土体均匀加固;随着土体含水率逐渐降低,气体在土体内部赋存形式以具有一定气压的封闭空间为主,使得注气管与排水板之间的压力差增大;加固后期,注入气体发生断裂形式扩张,导致土体形成微劈裂裂缝,加速土中水的排出,提高了加固效果。     

劈裂真空法加固软土地基的效果分析

针对常规真空预压法加固软土地基中存在的问题,介绍了最新研制开发的气压劈裂真空预压法及其施工工艺,并通过现场试验段测试结果分析了劈裂真空法加固软土地基的效果。测试结果表明,较常规真空预压法而言,劈裂真空法可以提高真空荷载向深层土体中的传递效率和加速超静孔隙水压力的消散,既可改善深层软土的加固效果又可加速地基固结,缩短工程工期;劈裂真空法加固地基的沉降效率大于常规真空预压法处理地基,沉降易于收敛,有利于工后沉降的控制。通过加固前后孔压静力触探试验测试结果对比和取样室内试验土性参数变化分析,论证了劈裂真空法加固深层软土地基的有效性和优越性。     

加热对软土地基真空预压排水固结的影响研究

常规真空预压法在处理超软土地基时耗时较长,且加固效果有限。真空预压联合加热技术是近年来提出的一种新型软基处理技术,但国内相关研究刚刚兴起。针对宁波典型软黏土地基,利用自制的温控模型试验装置,设计并开展了真空预压联合加热与常规真空预压处理效果的对比研究,细致分析了不同加热温度情况下(常温～80℃)软土地基的温度、孔压和沉降的发展趋势,对比了不同技术加固前后土体的物理力学特性变化情况。研究结果表明:相比于常规真空预压法,真空预压联合加热技术能加快固结速率,减小工后沉降,提高软土地基承载力;当加热温度不高时,真空预压法处理效果随温度升高而增强,但这种趋势并非线性增长;当温度达到一定值后,热法联合处置技术的加固效果会衰减,甚至起反作用;通过对固结沉降的反演分析得出,相比于常温情况,40℃、50℃和60℃处理后软土固结系数分别提高30%、35%和5%;从处置效果和经济性出发,加热到40～50℃是热法地基处理技术的较适宜温度范围。     

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。     

真空堆载联合预压加固软土地基效果分析

以苏州某软土地基采用真空堆载联合预压法加固处理为实例,通过现场地表沉降、分层沉降及孔隙水压力监测和室内土工试验等方法,探讨了预压前后软土地基的物理力学性质变化规律,分析了这一处理方法的加固机理和有效性。试验结果显示:预压后土体含水量降低,干密度增大,液性指数减小,压缩模量增大;土抗剪强度指标c、φ值均有提高,特别是土的内摩擦角φ值显著增大。总体来说软土的工程性质得到显著改善,说明真空堆载联合预压法处理软土地基效果显著。     

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。     

结构性吹填软土蠕变模型研究

以天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理的吹填软土为试验材料,对原状土及其重塑土基本性质与蠕变特性进行了试验研究。试验结果表明：经过真空预压处理后的吹填软土同时具有结构性和蠕变性,结构性的存在,对土体蠕变具有重要的影响。在修正的剑桥模型的基础上,对其进行改进,使其考虑结构性的影响,并以此作为蠕变屈服函数,建立了考虑结构性影响的吹填软土半经验半理论蠕变模型。计算结果表明,该模型符合结构性吹填软土实际,可在工程实践中应用。     

高粘性高盐量吹填土固结过程孔隙分维特征

真空预压处理吹填土地基的方法应用广泛,但塑料排水管经常会被吹填土细颗粒堵塞。为提高吹填土造陆效率,通过室内试验,研究了高粘性高盐量吹填土在自重沉淤和加负压联合作用下的固结规律,分析了吹填土取土点的工程地质特征。用易溶盐试验和X射线衍射分析方法确定吹填土中晶体的类型,并结合自重固结不同阶段的扫描电子显微镜微观结构照片,研究吹填土含盐量对排水效果的影响,总结高粘性高盐量吹填土固结排水时渗流通道变化规律。研究发现,随着吹填土含水量降低,晶体颗粒随水流失,渗流通道则处于不断变化的非稳定状态。同时,将分维数作为研究高粘性高盐量吹填土的微观结构指标,发现随着自重固结程度的增加,高粘性高盐量吹填土含水量减少,颗粒表面吸附能力下降,晶体颗粒逐渐脱离土颗粒表面,使土体孔隙和结构单元体颗粒发生规律性变化。     

真空预压法在珠江流域某冲填土场地的应用

依托珠江流域某冲填土场地工程实例,介绍了真空预压法的施工参数及应用效果,另对“薄弱部位”泥浆搅拌桩密封墙处地层的强度进行了定量分析,结果表明真空预压法适用于此类场地,加固效果明显,但密封墙位置强度降幅较大,需采取换填等措施二次处理后才能使用,可为其他类似工程提供参考经验.     

真空预压在吹填土中的加固效果及存在问题分析

围海造陆是解决土地资源短缺的重要途径,但吹填土为一种成分复杂、结构特殊的软土,真空预压是吹填软土地基加固的有效方法。本文以天津临港造修船基地一期工程为例,分析了真空预压在吹填软土地基加固中的效果及存在问题,并提出了应对措施。     

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。     

砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究

土体的微观结构是决定其工程特性的重要内在因素,但对于砂土而言,如何制备适合微观分析的样品以及快速准确量化结构参数一直面临诸多挑战。为此,提出一种真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术,该技术可在有效去除土样水分的同时保持样品原状结构不被扰动,并可用于后续加工处理。针对不同粒度的砂土样品,分别使用扫描电子显微镜和光学显微镜对制备的试样进行观察,基于自主研发的土体微观结构定量分析系统SMAS对拍摄的照片进行精细量化分析,提出了由土颗粒数量、颗粒周长、表观孔隙率、形状系数、等效直径、分形维数和形态比等参数构成的量度指标体系对砂土样品微观结构特征进行定量评价。研究结果表明：提出的真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术具有操作简单、稳定可靠等特点,能有效维持砂土的原状结构;比较而言,扫描电镜更适用于粉细砂的微观结构分析,而光学显微镜更适用于中粗砂的微观结构分析;SMAS能有效识别微观结构图像中的土颗粒及孔隙,为定量分析砂土或其他土体的微观结构特征提供了高效的工具。     

真空预压处理高黏粒吹填土的物理化学指标

大连海港常采用高黏粒吹填土作为吹淤造陆工程土料,但高黏粒吹填土的黏粒含量大,真空预压处理地基时竖向排水体四周常常被黏粒淤堵,延误工程进度。为深入研究该类吹填土工程地质特性,基于室内物理模型采用80 kPa真空预压技术处理高黏粒吹填土,针对淤堵难题进行分析。通过测试土体的物理化学参数,建立含水率、易溶盐总量、钠离子含量、酸碱度、阳离子交换量、有机质含量等物理化学指标的特征分布曲线。结果表明：80 kPa真空预压处理的高黏粒吹填土含水率与易溶盐总量、酸碱度等化学指标呈反比;竖向排水体四周吹填土的易溶盐含量较大,有机质含量高;阳离子交换量与酸碱度呈正比。同时物化指标在排水板四周富集的现象反映80 kPa真空预压处理的高黏性吹填土固结状况,同时建议真空预压处理过程中采用分级真空预压方法,改进高黏粒吹填土地基处理,以降低淤堵状况。