增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析

先进行常规真空预压法（CVP）和增压式真空预压法（AVP）两组模型试验,分别对吹填超软土进行加固处理,对比分析其加固效果。再利用电镜扫描试验（SEM）和压汞试验（MIP）分别对两种方式加固后的吹填超软土进行微观结构测试,分析在两种加固方式下吹填超软土微观结构特征的变化,并通过Image-Pro Plus图像处理技术进行定量分析,模型试验结果分析表明增压式真空预压的加固效果优于常规真空预压,从土体骨架颗粒形态、骨架颗粒接触形式和骨架颗粒间孔隙3个角度说明了增压式与常规真空预压加固后土体的微观结构特征变化,微观结构定量分析表明,与常规真空预压相比,增压式真空预压加固后土体的孔隙数量、扁平度K、形状系数ff更大;土体的孔隙率、分形维数D更小;定向概率熵Hm没有明显的变化规律;孔径分布增量的峰值位置在左侧,说明增压式真空预压加固后土体的小孔隙数量更多。从微观角度证明了增压式真空预压法的加固效果优于常规真空预压法。     

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。     

真空预压淤泥搅拌墙气密性试验分析与应用技术

通过淤泥搅拌桩墙的抗渗试验、工艺试验和现场试验,从土-水特性关系分析了真空预压期淤泥搅拌桩墙的抗渗时效性、抗渗能力及墙体的抗渗厚度,得出了淤泥搅拌墙在大面积真空预压工程中的共用密封墙桩帽技术及长短桩墙相结合等应用技术,可有效地解决共用密封墙的沉陷开裂和周边密封墙气密性的持久有效性问题。通过对广州南沙港区陆域吹填地基84×104 m2真空预压软基处理工程的应用,从预压期孔隙水压力、水位及真空度分布与变化情况,分析了密封墙气密性及真空预压的加固效果,分析表明：真空预压处理软土地基时,采用优化不透水淤泥搅拌墙方案进行密封处理是可行的。在85 kPa膜下真空度的情况下,1 m厚渗透系数小于10-6 cm/s的淤泥搅拌墙满足气密性的持久性要求。     

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。     

增压式真空预压吹填淤泥孔压实时响应及加固机制初探

进行了增压式真空预压处理吹填淤泥的室内模型试验,利用沉降标、微型孔压计和微型十字板剪切仪对试验过程中的土体沉降量、孔压消散以及强度进行监测。结果表明,土体内部注气增压对土体沉降量、孔压累积消散量以及强度提升均有明显促进作用。特别地,获得了增压期间土体孔压的实时响应,并结合数值模拟分析,推断了增压提升淤泥地基处理效果的主要机制为:注气引起增压管/排水板之间土体产生微小的劈裂裂缝,提高了土体的渗透性,并且该裂缝在增压结束后继续提供额外的排水通道,从而在增压后仍能加快孔压消散和土体固结。     

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。     

真空预压联合石灰稳定法改良淤泥土试验研究

在工程用土资源越来越紧张和环境日益恶化的情况下淤泥资源化利用成为一个亟待解决的问题。通过向河底淤泥中掺入一定量的生石灰,再用真空预压结合外加剂木质素磺酸钙来改善土体的渗透、强度和变形等特性,总结并分析了掺木量对稳定排水量,稳定沉降量、强度、孔隙等的影响以及真空预压后石灰稳定土龄期下土体强度的变化规律。试验结果表明,抽真空后改良土具有较低含水率,土体强度增长较大,孔隙较小,后期沉降较小,加固土体以满足填筑用土要求,经济性分析表明该法是可以接受的。     

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。     

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。     

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。     

真空预压法及真空-堆载联合预压法的室内试验研究

通过室内试验,研究了试样在模拟的堆载预压、真空预压、真空-堆载联合预压以及各向等压4种情况下土体的固结变形特性。结果表明,在真空预压模拟试验情况下,试样的变形、加固情况等指标与各向等压模拟试验下的情况很接近,即：试样的竖向变形小于堆载预压模拟试验情况下试样的竖向变形,土性改善程度要优于堆载预压的情况。而真空-堆载联合预压模拟情况下,试样的竖向变形大于真空预压的情况,加固效果好于堆载预压的情况,总体上具有更好的加固效果。     

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。     

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.     

真空预压在沿海软土地基加固中的应用

宁波安博（北仑）港物流中心拟在海滨软土地基上建造2幢1—2层厂房。根据场地条件和土层特性,其软基采用真空预压法加固处理。施工过程中注意质量控制点的把握,精心组织施工;同时认真有效地对施工过程中和施工后对各种原位测试数据进行系统采集研究分析,结果证明,本次真空预压加固达到地基处理目标的各项要求,取得了成功。     

不同排水板真空预压软土加固对比试验研究

针对目前排水板真空预压加固过程中出现的加固效果不良的问题,现有研究大多针对真空预压加载方式,而对于新出现的不同结构类型的排水板缺乏理论及试验研究。采用3种不同排水板进行真空预压模型试验,对比了不同排水板在真空预压过程中的加固规律及效果。试验结果显示,双面连通排水板和秸秆排水板加固后的土体含水率相较于普通排水板分别降低了9%和5%,且十字板剪切强度平均提高了1.7 kPa 和1 kPa。说明双面连通排水板具有更好的防淤堵特性,且新型秸秆排水板在具有环保特点的同时,能够比普通塑料排水板取得更好的加固效果,为解决真空预压加固效果欠佳的问题提供了新的解决思路。     

增压式真空预压处理软基的加固机理

常规的真空预压往往由于竖向排水板堵塞引起排水固结效果差、工期长。对此,笔者采用增压式真空预压处理某一站场软土地基弥补上述不足。通过分析对比增压式和常规真空预压处理方式下地基在加固期内的沉降、孔隙水压力变化特征,评价增压条件下的处理效果。结果表明：采用增压式真空预压三、四区地表沉降量明显大于常规处理的一区,且孔隙水压力消散速度也快于一区;而1.0 m间距的三区产生的预压沉降量较1.2 m间距的四区增加约30%;增压式真空预压利用增压管的增压作用能加速软基排水过程并改良排水板易淤积的不良性能。