外掺剂加固吹填泥浆的机理分析

以吹填土的粒度成分、化学成分、物理化学性质测试为基础,从物理化学角度出发,对混合体系中的物理化学反应进行分类阐述,结合加固后土体结构强度的测算和微观结构特征分析,对外掺剂加固吹填泥浆的机理加以探讨。     

生石灰和水泥混合处理吹填土的试验研究

随着中国东南沿海地区经济的迅速发展,土地资源不足的问题显得日益突出,人工吹填造地技术为解决这一问题提供了新的思路。吹填造地关键问题之一是要缩短吹填泥浆的固结的时间,为此在室内进行了沉降柱模拟试验,试图寻找一种在吹填的同时进行加固的方法。在沉降柱试验中发现,用水泥作为添加剂对吹填泥浆进行加固处理,其加固效果不如用水泥和石灰混合材料添加剂的加固效果。通过对两种添加方式的土样进行工程地质性质对比和结构性分析及其他一些物理化学试验结果分析,初步找出了加固效果差异的原因。     

水泥与生石灰处理吹填土对比试验研究

吹填土是由水力吹填形成的,颗粒很细,固结性能差,吹填以后要经过很长时间才能自然沉积固结,待表面形成硬壳后方可进行加固处理,因此,缩短沉积固结时间,使吹填土尽快地从泥浆状态转变为具有一定承载力的地基,是亟待解决的问题。在室内进行模拟加固方法的沉降柱试验,对吹填土加添固化剂以加速其沉积固结。固化剂主要选用水泥和生石灰,对两种添加方式的机理及固结效果进行详尽的分析和研究,初步找出加固效果产生差异的原因,从而揭示其固化机理,为吹填土地基的加固提供一种更加经济可行的方法。     

室内加固的吹填土微结构试验研究

在室内进行吹填土加固试验中,在吹填泥浆中分别掺入水泥和石灰两种外掺剂对吹填土进行加固,针对加固后的代表性吹填土样,利用扫描电子显微镜及图像处理技术对其进行微观结构测试。由微观结构照片可以看出,水泥处理后吹填土主要为团—絮状结构,而石灰处理后吹填土主要为团聚状结构。结构单元体的量化分析表明,生石灰处理后土样结构单元体等效直径较大,两种外掺剂处理后的吹填土中颗粒均以扁圆形颗粒为主,加压前土样结构单元体无明显定向性,而在受压后,土样定向性有所增强。孔隙定量化分析显示,压力作用下土体孔隙直径变小,受压前孔隙多为扁圆形,而受压后等轴孔隙数量增多,且受压前后土样孔隙均无明显的择优取向特征。     

吹填泥浆固化及长期力学性能试验研究

利用粉末固化剂对天津滨海新区高含水率吹填泥浆进行固化试验,分析了含水率、龄期、固化剂掺量对吹填泥浆固化土强度的影响,基于试验结果确定了满足强度要求且经济合理的固化剂掺量为3%。以养护60 d的泥浆固化土无侧限抗压强度为基准,建立了无侧限抗压强度随水灰比和龄期变化的预测公式。通过三轴蠕变试验,对含水率为160%、养护28 d的泥浆固化土进行了长期特性分析,发现其蠕变特征与结构性软黏土接近,并利用等时曲线确定了其长期强度,在此基础上求得泥浆固化土在长期荷载作用下的抗剪强度指标,为吹填固化土的安全应用提供理论支持。     

新近吹填土固结系数为变量的固结方程研究

围海造陆吹填区内吹填土加固前为泥浆状态,含水量高达80%以上,初始孔隙比较大。通过室内试验得出吹填泥孔隙比随固结应力的变化关系以及渗透系数与空隙比的关系,最终建立渗透系数随固结应力的变化关系; 考虑加固过程中渗透系数随加固时间是变化的,对巴隆固结理论进行改进; 利用改进后的固结理论对吹填土真空预压模型试验进行计算,计算结果与试验基本吻合,表明采用本文提出的变参数固结理论计算能取得很好的计算效果。     

吹填土室内模拟试验研究

通过在室内对吹填土进行模拟加固方法的模型试验和快速结壳试验,即模拟现场吹填土沉积情况的量筒沉积试验和沉降柱试验,测定了吹填土在不同土水比及不同添加剂作用下沉降后的容重、孔隙比及含水量等物理指标。由此得出吹填泥浆在静水中的沉降过程可以划分为两个阶段,即细颗粒絮凝下沉为主的沉积阶段和泥浆自重固结阶段,为进一步研究吹填土的沉积特性奠定了基础。     

动力排水固结法加固浦东机场促淤地基试验研究

基于浦东国际机场快件处理中心促淤场地的加固处理实践,介绍采用动力排水固结法处理促淤饱和软粘土地基的工艺对吹填粉细砂上试夯区的试验研究,结果表明采取低能量“少击多遍”的强夯施工工艺,并辅以竖向塑料排水板的方法来加固处理饱和促淤软粘土是可行的,促淤地基的力学性能和变形性能显著提高,并实现了用吹填粉细砂代替中粗砂作为强夯垫层,大大降低了工程成本。通过对大面积强夯施工处理效果的检测表明,动力排水固结法加固处理促淤地基效果明显。     

水泥–粉煤灰–煤渣–吹填粉细砂混合料强度试验

针对大型堆填场基层结构工程,本着就地取材节约成本的原则,利用吹填砂作为骨料,添加粉煤灰、煤渣和水泥,采用正交试验方法,编制正交设计表,配制不同比例的混合料进行无侧限抗压强度试验。采用方差对不同龄期的混合料抗压强度进行分析,并对混合料加固机理进行研究,给出了混合料最佳质量配比,即水泥20%,粉煤灰15%,煤渣10%,此时混合料的强度最大;其水泥掺量对混合料强度起着关键作用,随着龄期的增长粉煤灰与煤渣对混合料强度影响程度逐渐增强,不过煤渣对混合料初期强度影响不及粉煤灰。      

快速加固吹填土的室内模拟试验

吹填造陆是解决沿海地区建设用地不足的主要方法之一。为了使吹填土在较短的时间内获得较好的加固效果,结合吹填土特殊工程地质性质和加固过程中强度增长具有阶段性的特点,提出了边吹填边加固的加固思路。在该思路的指导下进行室内模拟试验。试验发现不同加固阶段吹填土强度增长表现出明显的分带性;与竖向排水体距离小于25 cm的土体强度增长较快;随着加固时间的延长,待加固土体强度整体增长;当持续真空加荷一个月时,部分待加固土体承载力已达到80 kPa。可以看出,强度增长与外部荷载的大小、渗透路径的长短、附加应力的大小密切相关。分阶段加固的方法在一定程度上抑制了泥皮的形成,缩短了真空加荷时间,节约工期,有利于吹填土的加固。     

孔隙变化对吹填土地基真空预压固结的影响

吹填地基真空加固过程中,吹填土由液体泥浆变为固态土体,其孔隙降低非常大。由于土体的渗透性和压缩性是孔隙比的函数,因此,吹填土在固结过程中固结系数变化很大,而现行设计方法中固结系数取为常数,这导致预测结果和实际结果差异较大。为考虑固结过程中孔隙变化对固结过程的影响,推导了真空荷载作用下土体固结系数与有效应力的关系,并将该关系应用于巴隆固结理论,从而建立吹填土地基真空固结分析模型。通过室内模型试验,验证了该模型的合理性。计算结果表明,考虑孔隙变化的影响时,吹填土地基前期固结速度快,而在后期逐渐变慢。由于排水面附近土体渗透系数迅速降低,阻碍了周围土体中孔隙水向排水面排出,因此,与现行固结设计方法计算结果相比,吹填土地基后期固结速度慢,总体固结时间长。     

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。     

天津滨海新区吹填软土固化试验研究

天津滨海新区有大面积吹填软土,难以直接满足工程建设的要求,需进行固化处理。现采用主剂水泥和外加剂石膏、NaOH、Na2CO3和FeCl3,通过组合配比对天津滨海新区不同含水率的吹填软土分别进行室内固化试验,以无侧限抗压强度为指标,经有效地筛选和对比分析,确定了适用于不同工程性质的两种固化剂组合配比,并对固化土的微结构特征进行了分析研究。试验研究表明,水泥加适量的外加剂加固天津滨海新区吹填软土效果明显好于纯水泥土。微观结构分析表明,与同一龄期下水泥土相比,固化土生成的水化物更多,孔隙含量更少,表现出更稳定的微结构特性,也从机制上解释了该现象。     

固化软土微观结构效应

为了尽快提高地基加固的效率,对吹填土采用水泥和石灰进行快速加固,对加入添加剂固化后吹填土的微观结构应用计算机图像处理技术进行了定量分析,得出了袁征结构单元体和孔隙大小、形态及定向性等结构要素的定量评价指标.不同的添加剂含量对结构单元体大小的影响较大,当水泥掺入比为15%而石灰的掺入比为20%时,添加剂的胶结作用表现最好;添加剂的加入使得孔隙变小,结构变得比较致密,固化后土体强度得到了一定提高.     

堆载预压下天津滨海吹填土的固结特性

吹填造陆已成为沿海地区解决土地匮乏的有效方法。为使吹填土迅速排水固结以缩短工期,以天津滨海新区的吹填土为研究对象,在无外力自重固结下,通过静水沉降以及室内试验等方法研究吹填土的基本性质和沉降特征,并对固结度、沉降速率进行定量分析,评价吹填土的固结程度,得出天津吹填土的固结和沉降特性。结果表明: 等幅水头逐级加压在一定程度上有效地抑制了低渗透性土体即“泥皮”的形成; 当水头高度为45 cm 时,土体固结度接近100%; 距离排水管越近,固结情况愈好; 堆积荷载增大,渗流速率变小,土体趋向固结。