真空联合堆载预压法作用机理及其应用

沿海地区海相沉积的软土地基加固以排水固结为主要方法,但随着工程要求的提高,加固方法也不断发展经体的综合讨论了真空联合堆载预压法的基本原理,加固特点与效果,该法利用真空预压法与堆载预压法加固效果可以叠加的原理,在超软基上可以获得较真空预压法更大的预压荷重,获得更佳的加固效果,同时结合一些工程应用实例具体分析了真空联合堆载预压法的应用效果与发展前景。     

真空-复水联合预压法在大面积软土地基上的应用

结合在苏州吴越岭秀软基处理工程中的应用，研究了真空一复水联合预压法的加固机理和效果，并与真空预压法和堆载预压法进行了比较。研究结果表明，该加固方法在提高超软大面积地基承载力方面是行之有效的。     

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。     

软基真空预压加固的注气增效机制与数值分析

无砂垫层真空预压技术已成功应用于软土地基加固工程,但软土的低透水性致使其工期很长。为此提出联合间歇性注气以改进真空预压技术,提高其排水速率、缩短工期。建立联合注气的真空预压法有限元分析模型,通过注气位置与注气压力的改变,对比分析注气前后土体中渗流速度、排水速率、渗透比降等的变化规律。结果表明,注气能显著提高真空预压法的排水速率,增强真空预压法的加固效果;由于气体的轻质特性,在排水板下方注气更有利于排水效果;在不冲破土层的情况下,注气压力越大,促进加固的效果越好。联合注气能有效增强真空预压加固软土地基的排水效率,有着较好的工程应用前景。     

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。     

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。     

真空作用面位置对加固效果影响的试验研究

工程中应用广泛的真空预压法和真空-堆载联合预压法主要是指真空作用面位于地表面,通过从上部抽真空实现预压的目的,但对于吹填造陆工程,则不十分合理。通过室内试验模拟上位抽真空和下位抽真空,分别从土体的物理力学性质、沉降量、排水量等几个方面对2种预压方法的加固效果进行了比较分析,阐述了真空作用面位置对加固效果的影响。试验结果表明：下位抽真空的加固效果优于上位抽真空。     

国内真空预压法加固软土地基的现状与趋势

真空预压法作为一种近年来兴起的软基处理手段,已成为排水固结法中的重要组成,其适用范围日益扩大,真空预压法的机理、计算方法、效果检测、施工工艺在大量的实验和实测资料对比的基础上不断成熟,真空预压法在微观机理以及三维分析方法等有着广阔的发展空间,同时应考虑其环境效应问题。     

真空预压法在连云港潮间带软基加固工程中的应用

以实际工程为例,论述了真空预压排水固结法加固连云港沿海地区潮间带软土地基的原理和施工要点,对工程实际的观测结果进行了深入分析。实践证明,使用真空预压法,对地基施加相当于80kPa荷载的真空压力,100d后地基的总沉降量可达到1m,地基土的平均固结度超过80％,经过加固的地基土抗剪强度明显增加,地基承载力基本满足后续施工要求。表明真空预压法适用连云港沿海潮间带软基加固,效果明显。     

真空堆载预压法控制高速公路软土地基沉降的现场监测试验分析

真空堆载预压法具有真空预压和堆载预压双重加固效果,真空预压产生的侧向收缩变形与堆载产生的侧向挤出变形相抵消,保证了上部路堤的稳定性,加速地基土的固结,提高了施工速度.依托高速公路软基处理实体工程,设置四个现场监测试验段,对完整有效的观测断面的沉降进行了全程监测.分析结果表明,真空堆载预压法加固的路基沉降量主要发生在初期和中期,沉降速率在监测初期较大、中期时达到最大值,后期的沉降量和沉降速率减小,最后阶段最大沉降速率为0.09 cm/d,小于堆载预压规定的允许值1cm/d的要求,表明真空堆载预压法加固效果显著.     

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。     

Nonlinear consolidation of vertical drains with coupled radial-vertical flow considering time and depth dependent vacuum pressure

The system of vacuum pressure combined with vertical drains to accelerate soil consolidation is one of the most effective ground improvement methods. The consolidation theories of soft soil improved by vertical drains including void ratio–dependent compressibility and permeability have been widely applied in practice to predict the consolidation behavior. In this paper, analytical solutions of the consolidation of vertical drains are derived incorporating the loss and propagating stage of vacuum pressure. In addition, special solutions are obtained for the cases of instantaneous surcharge loading and staged surcharge loading, based on the general solution. The solution is verified by ignoring the propagating stage of vacuum pressure formation and comparing it with an existing solution. The effects of vacuum pressure loss and propagating stage combined with other parameters are investigated through the ratio between excess pore water pressure and surcharge loading.     

真空联合堆载预压近海软基加固效果分析

根据舟山近海软基处理的监测数据,详细分析了地表沉降、分层沉降、孔隙水压力及土体水平位移等变化规律。分析表明:6 m以下土层预压后单位土体的压缩量较大,与该土体土质和预压前土层未被压缩有关;每级堆载的施加使孔压相应增加,但因真空预压占主导地位加之孔压的转化,使孔压仍呈下降趋势,且产生的联合超静孔压始终小于0, 说明采用真空联合堆载预压加固软基过程中,抽真空形成一定的负超静孔压后,快速堆载不会出现地基失稳现象;一定深度下土体水平位移由收缩变为向外挤出,是因井阻使真空度沿深度衰减较大,产生的真空吸力小于堆载产生的向外的附加应力。真空联合堆载预压的有效影响深度可达塑料排水板以下4 m。     

低温低压条件下辉石粉末的热导率实验分析:对月球及火星表面热环境研究的指示

在真空条件下矿物粉末热导率的实验测量,可为我们研究月球及行星表面的热属性和热演化,解译热红外和微波探测数据,开展月球及行星探测载荷设计提供重要的数据参数。本研究主要采用改造后的Hot Disk TPS 2500S导热仪对辉石粉末的热导率进行测量。同时,分析了真空度、温度对辉石粉末热导率的影响。实验结果表明:1)热导率随着真空度的降低呈下降趋势,大气压力在1000Pa时,辉石粉末热传导机制发生明显改变。在低压条件下(1000Pa)热导率随真空度的变化趋于平缓;2)辉石粉末热导率随温度的升高而增大,但是增大的幅度在低压和常压条件下存在明显差异。根据实验结果,提出了低压条件下辉石粉末热导率随真空度和温度变化的关系式。本研究表明,在月球和火星表面热环境的研究中,温度和压力对热导率的影响程度是不同的。上述结果对未来开展地外样品的热导率测量提供了重要的参考。     

Experimental study of Tunis soft soil improved by vacuum consolidation associated with geodrains

An experimental investigation was carried out on the reconstituted Tunis soft soil (TSS) that was extracted from the centre of Tunis City at 35-m depth. Three series of consolidation tests were performed on TSS specimens. The first series included consolidation tests by preload. In the second series, vacuum consolidation tests were performed. The third series comprised a vacuum consolidation test combined with the preload. Excess pore water pressure and settlement were measured during the consolidation tests. Experimental results showed that for the same magnitude of preload and the vacuum pressure of 4, 8, 16 and 30 kPa, the settlement caused by the vacuum pressure is lower than that generated by the preload, while the settlements generated by preloads of 60 and 100 kPa are slightly lower than those caused by vacuum pressure of 60 and 100 kPa. A rapid dissipation of recorded excess pore water pressure around the geodrain was observed compared to that measured close to the cell border.     

新近吹填淤泥地基负压传递特性及分布模式研究

为深入了解无砂垫层真空预压技术加固新近吹填淤泥地基过程中的负压传递特性和分布模式,依托珠海港高栏港区某新近吹填淤泥地基处理工程开展了现场试验研究,研究结果表明：（1）土工合成材料水平排水垫层中的负压损失程度较严重,至少为16%;整个排水系统内的负压损失程度也较严重,最严重的高达57%。（2）不同深度处土体中的负压传递特性一定程度上受相应位置处淤泥自重沉积规律的影响,粗颗粒含量高的深度位置,其负压衰减程度相应较低;但总体来讲,负压从竖井向土体传递过程中的损失程度很严重,至少67%,这是新近吹填淤泥地基经无砂垫层真空预压技术加固后土体强度增长有限的主要原因。最后,明确给出了该类地基的负压分布模式：水平排水垫层中的负压可考虑为随时间变化的线性衰减模式,而竖向排水体中的负压可考虑为随时间变化的非线性衰减模式。     

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。     

真空-堆载联合预压的地基沉降简化计算方法

研究了负压作用下的地基沉降简化计算方法，负压作用下的地基沉降计算应考虑其受力特点的影响，实际工程观测表明，现有规范对真空预压地基的沉降估算修正系数过大。通过理论推导，建立了真空预压及真空-堆载联合预压作用下地基沉降修正系数公式。分析结果表明，一般真空预压工程修正系数ms取值范围可在0.55～1.20之间，真空-堆载联合预压的分层总和法计算修正系数可取0.70～1.30。     

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。     

单井点和单排井点布置的真空降水现场试验及比较研究

研究单井点和单排井点真空降水条件下,地层中地下水水位和抽水流量,在重力场和真空压力场耦合作用下的变化过程,并进行比较分析。试验表明,对于单井点排水条件,随着真空负压力和抽水井深度的增大,水位的下降有一定增加,而离开抽水井点较远处的水位下降更为明显。单排井点布置条件下,随着抽水井深度和抽水井间距的增大,无论是抽水井点布置方向还是垂直于抽水井点布置方向的地下水位的下降深度将有明显增大,而沿抽水井布置方向的水位下降深度更为显著。此外,在多次反复降水条件下,后续降水过程中地下水位的下降速率将有增快的趋势。试验还表明,抽水井井口的负压力小于真空泵出水口处的负压力,损失量可达12.5%,因此,在进行真空降水设计时需要考虑出水管道的长度。