回填湿陷性黄土地基强夯法有效加固深度影响因素分析

西北某回填湿陷性黄土地基强夯处理项目,施工完成后部分区域土层湿陷性未完全消除。对强夯法加固回填湿陷性黄土地基有效加固深度的影响因素进行分析,认为夯击能量和夯击次数是影响有效加固深度的首要因素,此外还有地基土含水量、不同土层的厚度及埋藏顺序、回填土层的密实程度及强夯设计参数等。     

吹填砂地基强夯试验研究

通过某码头工程典型试验区进行的强夯试验，研究了在单点夯试验过程中夯沉量与夯击次数的关系、地基土水平位移和深度的关系、夯击次数与孔隙水压力的关系及孔隙水压力增长与消散和时间的关系；在试验块强夯后，进行了静载试验、静力触探试验和钻孔取土室内土工试验。通过对强夯前后进行对比，得到了强夯法加固吹填砂地基的效果，提出了合理的强夯施工参数和控制工艺，并得出了一些有益的结论。     

强夯法加固岷江防洪堤粉土地基的效果检验

对宜宾市岷江防洪堤工程粉土地基进行了强夯法加固现场试验,介绍了试验区强夯法的施工设计和现场检测与室内试验结果。强夯法加固地基现场检测结果表明,采用1 600 kN?m的夯击能使该粉土地基有效加固深度达到8 m。 当夯点间距为5 m,强夯2遍,满夯1遍后,现场检测和取土实验结果表明：由于强夯作用,粉土层的干密度明显增加,压缩性和渗透性降低。在天然地基中,32.2 %的标准贯入击数小于5,强夯以后,标准贯入击数全部大于7。粉土地基经过强夯处理后,满足了防洪堤地基对承载力和渗透性的要求,消除了Ⅶ度地震液化势。采用正三角形夯点布置区的加固效果明显优于正方形夯点布置区的加固效果。     

强夯能量利用率反演及加固影响范围研究

强夯法具有高效的地基处理能力而被广泛应用,但加固地基的同时会对周围工程结构和环境产生一定的振动危害。以能量转换原理为基础,近似将夯击能分为振动波能和土体塑性功两部分,通过建立的强夯椭球体分区加固模型,导出塑性功计算格式,提出利用监测强夯夯坑深度变化信息来反演强夯能量利用率的反演方法,并导出了相应的反演公式。依据加固压实区和加固影响区椭球体分布假设和夯坑深度变化监测结果,给出了强夯加固范围和影响范围大小的计算思路和方法。以北京园博园回填土地基强夯加固工程为背景,利用现场监测试验信息对强夯能量利用率和加固范围及影响范围进行了反演分析和计算。分析表明,文中方法不仅能够有效地反演出强夯能量利用率和计算出强夯加固范围和影响范围,且可利用分析结果能够方便地估算地基强夯加固时的有效夯击次数,进行加固方案设计等。通过分析结果与现场地基测试结果的比较,验证了文中方法的有效性和实用性。     

以吹填砂为覆盖层的饱和软粘土地基强夯试验研究

针对某港区工程陆域不同区域的地质条件和工程荷载,进行了不同工艺的强夯试验,对夯坑周围地表变形、土体水平位移以及孔压的增长和消散进行了观测,并对强夯加固效果进行了试验研究。研究表明,采用强夯法加固以吹填砂为覆盖层的饱和软土地基是可行的,有效加固深度可达到6 ~7 m,吹填砂层厚度对有效夯击率和碎石土垫层的作用有显著影响。由于吹填砂层和淤泥质粘土层中的粉细砂薄层有利于孔隙水压力的消散,用强夯法处理该类地基时,如果设计加固深度较小时,可以不设置竖向排水体。通过对试验数据的分析研究,获得强夯法加固该类地基土的最佳强夯参数和施工工艺,并且认为选择强夯施工工艺应考虑吹填砂层厚度。     

强夯在大连油库地基处理中的应用

大连保税区油库工程一期工程强夯加固地基先试验夯击确定参数,后正式施工。通过对试验区强夯参数的分析(包括有效加固深度、夯击能、夯击遍数、夯点间距、夯击击数及消散期等),为正式施工提供了参数依据。     

高能级强夯法处理深厚吹填砂土地基现场试验

沿海吹填砂土地基地下水位较高、常含软土夹层,地基处理难度大。为了研究高能级强夯在这类吹填砂土地基上的加固效果,在山东沿海某吹填砂土场地开展6 000和8 000 kN·m能级强夯加固试验。试验结束后分别运用标准贯入试验、静力触探试验、平板载荷试验进行现场检测。通过对比分析了设计要求深度范围内标准贯入试验和静力触探试验,发现夯前夯后标准贯入试验击数和静力触探锥尖试验阻力均明显提升,有效消除了饱和砂土和饱和粉土的液化势;通过平板载荷试验p-s曲线及夯后静力触探锥尖阻力标准值与承载力特征值的关系式,得到夯后砂土地基承载力特征值≥120 kPa,验证了高能级强夯方案的可行性。其次,对软土夹层位置和地下水位高度展开研究,发现软土层会阻碍夯击能传递,减小强夯有效加固深度,且软土层位置不同对强夯加固效果影响程度不同,强夯影响临界范围处存在软土层时,有效加固深度为软土层顶部位置处;对砂土地基进行4 000 kN·m能级强夯试验时,发现未降水强夯后有效加固深度为5 m,降水至地面以下3 m强夯后有效加固深度达到了7 m,提高了加固效果。在高能级强夯研究基础上,对现场吹填砂土地基进行了75万m²的大面积高能级强夯施工,发现处理后地基能够满足建筑用地要求。     

离石地区湿陷性黄土地基强夯参数的试验研究

针对离石地区超高填方下深厚湿陷性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2 000、3 000、6 000 kN•m 能级条件下强夯加固的夯点中心距、最佳击数、停夯标准及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,离石地区深厚湿陷性黄土地基强夯处理后加固效果显著,有效加固深度范围内黄土湿陷性基本消除;离石或类似地区湿陷性黄土地基采用2 000 kN•m及其以上能级进行强夯处理后,地基承载力特征值均可达到300 kPa以上,土体变形模量大于25 MPa,强夯有效加固深度可采用修正Menard公式进行估算,修正系数可取0.35～0.37;2 000、3 000、6 000 kN•m 能级强夯最佳击数分别为11、10、10击,有效加固深度分别为5、6、9 m,夯点中心距分别为4、4、5 m,且分别可将点夯最后两击的平均夯沉量不大于5、5、10 cm作为停夯标准。试验研究成果可为同类工程的设计与施工提供参考。     

强夯法施工参数的分析研究

由强夯法加固机理出发,通过土体孔隙比、在粉土中夯点的布置形式、以及在湿陷性黄土中锤重、落距几方面的选择来探讨强夯法处理地基的效果,给出了在粉土及湿陷性黄土质中选用强夯参数时的几点建议：1.可用极限孔隙比作为夯击效果检测的标准.当极限孔隙比与夯击后土体的孔隙比接近,说明土体已被充分夯实.2.在小面积加固时,夯点采用三角形布置会取得更好的夯击效果,若加固面积较大时,在两种布置形式都能满足工程要求时,建议作经济分析后决定采用何种布置形式.3.在选择强夯法时,优先选用重锤低落距加固地基土.     

基于强夯应力波传播模型的夯击参数研究

夯击参数比选是决定强夯地基处理经济性与加固效果的关键环节,当前主要依靠试夯结果确定停夯标准及参数调整。对此,建立了非辐射平面发射型一维强夯应力波传播模型,推导了单次夯击作用下波阵面应力沿土体深度的分布,揭示了地基压密变形、剪切波横向扩散和土体阻尼特性3种独立因素耗能作用的机制,基于应力衰减规律探讨了加固深度分层标准、应力波传播与能量耗散过程。结果表明：当静接地压力由40.8 kPa增至122.3 kPa时,地基加固深度显著增加,同等静接地压力下提高落距和增大夯锤半径对地基加固效果提升有限;采用偏重锤低落特征的夯击参数组合对应力波向土体深层传播更为有利;随着土体深度增加,应力波时程依次呈现冲击加固、振动密实与弹性振动特征,冲击加固区深度可参照5%体应变等值线包络地基范围估计;依据任意拉格朗日-欧拉法仿真结果对单次强夯理论解进行修正,得出了连续夯击地基加固深度计算流程;通过对比现场检测结果可优化夯击参数,提高施工效率及经济性。     

粉土与粉质黏土互层中静压桩桩土界面孔隙水压力

为研究层状黏性土在静压桩沉桩过程中桩土界面孔隙水压力的分布规律,依托山东东营某桩基工程开展了现场足尺静压桩试验,分析了桩土界面孔隙水压力的变化规律,探讨了桩土界面超孔隙水压力的分布特征,明确了桩土界面孔隙水压力和超孔隙水压力的消散特性,并结合水力压裂理论和孔穴扩张理论,揭示了沉桩过程中桩土界面沿桩长方向超孔隙水压力的分布形式。试验结果表明：孔隙水压力、超孔隙水压力与土层性质密切相关,二者均在粉土层中增长较慢,在粉质黏土层中增长较快;在同一深度处,两者均存在明显的消散现象,在粉土中的消散程度明显大于粉质黏土中;采用水力压裂理论结合孔穴扩张理论计算的超孔隙水压力沿桩长方向的变化规律与试验值相吻合;桩身贯入深度越大,超孔隙水压力理论计算值与现场实测值越接近。     

Analysis of microscopic pore structures of the silty clay before and after freezing–thawing under the subway vibration loading

With the rapid development of the subway rail transit, the effect of the cyclic loading on the surrounding foundations and buildings has drawn wide attention. In addition to the in situ tests and the laboratory triaxial tests, microscopic tests also provide an effective way to clarify the physical and mechanical characteristics of soils. On the other hand, the characteristics of the soft silty clay before and after freezing–thawing has been less studied. In this paper, the scanning electron microscope (SEM) tests following the cyclic triaxial tests of silty clay layer were performed to investigate the variations of the microscopic pore structures of the layer before and after freezing–thawing. The corrected Otsu method was used to obtain the binary SEM images of silty clay. The porosity results demonstrate that the magnifications from 1000× up to 5000× were suitable for observation of the silty clay microstructures. The binary SEM images of soil pore structures were quantitatively analyzed, including the porosity, the size distribution, the pore shape coefficient, the pore orientation distribution and the fractal dimension. The pore orientation of samples without loading is arranged in the horizontal direction, while the pores of samples under cyclic loadings are arranged in the vertical. After freezing–thawing, the mean anisotropy value of the microscopic pore structures increased about 12% and the porosity of samples without loadings increases about 11.24%. The lower the freezing temperature is, the larger the porosity within the samples becomes. However, the freezing–thawing has little effect on the pore shape coefficient of the silty clay. The porosity of the silty clay increases with an increase in pore diameter, but it decreases with the increase in excess pore pressure. In addition, the microscopic pore structures of the silty clay exhibit fractal characteristics. The fractal dimension is reduced by the disturbance from the effect of freezing–thawing, coupled with the effect of cyclic loading.     

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。     

饱和软黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究

饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验,重点监测了沉桩时的侧向位移随深度和距桩轴不同距离、地面隆起量随桩的贯入深度和距桩轴不同距离、孔隙压力随桩的贯入深度和时间的变化规律,并分析了超静孔隙水压力最大值沿径向和深度的变化特性。由测试结果可知,最大的侧向位移发生在距地表0.75L附近,地面隆起从桩贯入开始迅速发展,并在桩压入到6 m左右时达到最大值,测点处超静孔压增量的最大值发生在桩端到达该点所在水平面时,而超孔压的最大值沿径向有滞后性。     

软黏土层一维有限应变固结的超静孔压消散研究

根据土力学固结理论计算分析软黏土层固结过程的超静孔隙水压力值,确定软黏土体固结过程的强度增长,对排水固结法处理软土地基至关重要。软黏土层固结过程中土体变形较大时,有限应变固结理论和小应变固结理论计算分析软黏土固结所得结果差异较大。利用非线性有限元法及程序,通过对软黏土层固结工程算例的计算结果分析,研究了有限应变固结理论和小应变固结理论计算分析软黏土层一维固结超静孔压值消散的差异;探讨了软黏土体一维固结过程中,几何非线性、土体渗透性变化和压缩性变化对超静孔隙水压力消散的影响。研究结果表明,当土体的变形较大时,有限应变固结理论计算出的超静孔压要比小应变固结理论得到的值消散的更快。考虑土体固结过程中渗透性的变化时,超静孔压消散变慢;可用软黏土渗透性变化指数ck 反映渗透性变化对超静孔压消散的影响,渗透性变化指数ck值越小、超静孔压消散越慢。固结过程中软黏土压缩性的大小及变化也影响超静孔压的消散,可用软黏土的压缩指数cc反映固结过程中压缩性的大小及变化对超静孔压消散的影响,软黏土的压缩指数cc越小,固结过程软黏土层中的超静孔压消散越快。     

淤泥质软土在冲击荷载作用下孔压增长模式

通过室内淤泥质饱和软粘土的动力固结试验,考虑不同锤重和落距组合情况,对冲击荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力的动态响应特征进行分析。试验结果表明,孔隙水压力和冲击击数之间是双曲线对应关系,高围压下冲击荷载激发的孔压随击数增长的速率快,超固结软土在冲击过程中孔压出现了负值。冲击荷载对土体产生的附加应力能导致孔压上升,孔压消散使得土体内有效应力增加,强度提高。对强夯施工中以孔压控制施工质量具有指导性意义。     

粉土及粉质黏土对静压沉桩桩端阻力影响机制现场试验

为探讨在粉土及粉质黏土中桩端阻力随贯入深度的变化规律,通过在试验桩P1的桩端安装轮辐压力传感器,以及在试验桩P1、P2距桩端200 mm处安装光纤光栅（FBG）传感器,采用两种不同的测试技术全程监测了两根闭口预应力高强度混凝土（PHC）管桩现场贯入过程中的桩端阻力。试验结果表明：桩端阻力与土层的变化密切相关,土层越硬,桩端阻力越大,当桩端从粉质黏土层进入粉土层时,桩端阻力明显增大,粉土中的桩端阻力达到粉质黏土层的2倍;整个贯入过程中,同一土层不同位置的差异性对桩端阻力也存在较大影响,在距离地面1.50 m处,P1和P2桩FBG传感器桩端阻力的差值达到了89.29 kN,而在距离地面3.50~4.50 m处,两桩的桩端阻力则相差较小。     

细粒含量对粉土动孔压发展模式影响的试验研究

采用多功能静动液压剪切仪进行了粉土动荷载下的孔压试验,探讨了黏粒含量和粉粒含量对重塑粉土动孔压发展的影响。试验模拟大震时细粒含量影响的孔压发展规律,对已有的指数形式孔压模式进行修正,以便模拟初始液化发生后达到一定液化程度的实际情况,该模式包含2个参数a和b。研究结果表明,细粒含量对粉土动孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数b上。粉土中粉粒含量与孔压参数b的关系呈单调的线性关系,而黏粒含量与孔压参数b的关系则不是单调的线性关系,是在黏粒含量为8 %时孔压参数b达到的最大值,试验数据验证该修正的动孔压模式有更广泛的应用性。     

珊瑚砂振冲密实加固响应室内模型试验研究

随着海洋岛礁工程的大力推进,吹填珊瑚砂地基的密实加固问题开始备受关注。利用自主研发的室内振冲器开展了珊瑚砂饱和砂土地基的室内振冲模型试验研究,深入分析了振冲过程中动孔隙水压力、水平动土压力等动参量的响应规律,探讨了振冲后沉降变形、相对密实度的变化特征。结果表明：松散珊瑚砂地基的密实度在经过两次双点振冲反复加固后均提升至中密。其中相对密实度在振冲点位处的提升效果较其余位置更为明显,并且中层或深层区域的加固效果优于表层区域。在超孔隙水压力方面,其最大值出现在振冲珊瑚砂地基过程中的贯入阶段,并且在留振开始时出现衰减现象。珊瑚砂地基在振冲器上拔过程中超孔隙水压力发生断崖式下跌。在第2次贯入时,超孔隙水压力比的峰值较首次出现显著下降。超孔隙水压力比等值线云图表明,振冲过程中的超孔隙水压力比等值线呈现平行分布。珊瑚砂浅层水平土压力随振冲器的贯入与拔出均呈现增加态势,深层水平土压力则呈现减少态势。     

飞机荷载作用下粉砂土路基动力响应研究

随着公路跑道建设的快速发展和粉砂土路基的广泛应用,飞机荷载作用下粉砂土路基稳定性还有待进一步研究。采用拉格朗日差分方法,利用Byrne模型描述饱和粉砂土孔压变化,分析了飞机荷载作用下粉砂土路基孔隙水压力、位移以及瞬时屈服区的变化规律,并通过室内模型试验验证了结果的合理性。研究结果表明：在飞机荷载作用下,粉砂土路基超孔隙水压力、位移分布以及应力状态受加载频率、加载时间及荷载峰值影响较大,其中加载频率5 Hz是一个关键控制指标,在设计中应给予重点考虑。