长江漫滩相软土结构性特征及其工程效应分析

采用自由活塞薄壁取土器从地表至深度30 m取得不扰动原状土样,通过室内的固结压缩试验,并结合现场CPTU原位测试,利用重塑土的压缩与强度特性作为描述天然沉积土相应特性的基准框架,探讨了长江漫滩相天然沉积软土的物理力学性质。结果表明,长江漫滩相天然沉积软土具有高位结构性,固结系数Cv在土体屈服后急剧降低,屈服前后有明显的分段特征。同时指出,在静荷载水平相对较低的低路堤结构下,软弱土层沉积过程中形成的固结屈服压力和结构强度对其工程特性的影响相对更加显著。减小对天然沉积土的施工扰动作用、充分利用土结构力学效应、尽可能使地基工作于力学性质良好的屈服前阶段,在实际工程应用中具有重要的现实意义。     

疏浚淤泥固化土的压缩特性与结构屈服应力

河道疏浚拓宽以及港口新建扩建等不可避免地产生大量疏浚淤泥,如何处置大量废弃淤泥是工程界关注的一个重要研究课题。固化方法是目前处理疏浚淤泥的常用方法,其目的是将废弃淤泥处理成土工材料加以利用。处理后的淤泥固化土作为工程建设用土必须考虑其工程力学性能。为了研究疏浚淤泥固化土的压缩性状与结构屈服应力,进行了多组不同配比下淤泥固化土的压缩试验。通过室内一维压缩试验,研究了高含水率疏浚淤泥固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、初始含水率、龄期等对固化土压缩变形特性和结构屈服应力的影响。压缩试验结果表明:与许多天然沉积结构性土及水泥土类似,疏浚淤泥固化土的压缩曲线均存在一个明显的结构屈服点。当上部荷载小于结构屈服应力之前,固化土的压缩性很小; 一旦上部荷载超过结构屈服应力之后,固化土的压缩性急剧增大。分析了淤泥固化土结构屈服应力的影响因素,并将由一维压缩试验得到的结构屈服应力(Py)与由无侧限抗压试验确定的抗压强度(qu)进行了比较,给出了两者之间的定量关系。疏浚淤泥固化土在屈服前后的压缩性状差异很大,这一研究成果对工程应用很有指导意义,当上部荷载较低时,可以充分利用其屈服前的低压缩性,但应确保上部荷载不能超出其结构屈服应力,以避免固化土在缺乏预兆的情况下发生突然破坏。     

大庆地区湿陷性黑土研究

大庆南部地区分布着一种颜色发黑、结构松散、成分复杂、对水极度敏感的工程性质极差的地质材料 ,它兼有湿陷性土、有机质土、碱土和分散土等诸多特殊土的劣质特性。通过野外调查、原位测试和室内各种试验研究 ,对这种黑土的野外特性、成分结构、物理力学性质、承载力和湿陷特性、地层年代等进行了较系统的阐述和分析 ,并通过综合比较 ,将其定名为湿陷性黑土.     

氨氮在黏土防渗层中渗透和运移规律试验研究

对太湖疏浚污染底泥中含有的一种主要污染物--氨氮在底泥堆场黏土防渗层中的渗透和运移规律进行了试验研究。在室内通过渗透模拟试验和动态土柱试验,测定了不同固结压力作用下黏土的渗透系数和弥散系数,通过静态吸附试验测定了黏土对氨氮的吸附系数。试验结果表明,底泥堆场下部的黏土防渗层对底泥中的氨氮具有较强的吸附和阻隔能力。     

有明海酸处理剂的使用对潮间带底泥环境岩土工程特性的影响

位于日本九州半封闭的有明海素来以高产量的贝壳类海产品而闻名。然而近年来这些海产品的数量急剧下降,有的物种甚至已经灭绝。其原因尚未有明确统一的认识。调研结果显示,当地居民养殖海苔时所大量使用的酸处理剂极有可能造成潮区底泥的环境岩土工程特性发生恶化,从而导致生活在底泥中的贝壳类生物大量死亡。据此我们开展了一系列现场调查和室内试验土柱试验,以测试酸处理剂对底泥的pH、硫化物含量、盐分浓度以及液限含水率的影响。结果显示,酸处理剂不仅导致底泥的pH值降低、盐分浓度降低,还导致硫化物含量的显著增高,甚至高于贝壳类生物的生命界限值。最后从磷元素在海相底泥中存在的动态形态的角度出发,探讨了底泥的环境岩土工程特性显著变化的机理。     

不同颗粒级配对黏–砂混合土特性的影响分析

以实际工程案例为依托,对现场所取黏–砂混合土试样进行室内常规物理力学性质试验和室内大型固结直剪试验,获得黏砂混合土相关强度参数和变形参数指标。此外,按质量比制备混合土,开展混合土的室内固结试验和快剪试验,探讨颗粒级配对混合土的强度和变形特性的影响。基于分形维数对颗粒级配的定量描述,建立混合土强度参数、变形参数与分形维数的函数关系,同时通过分形维数反映颗粒级配渐变引起混合土力学性质突变的现象。     

江苏连云港地区吹填土室内沉积试验研究

近年来，随着港口建设的飞速发展，将疏浚出来的淤泥用来填海造陆，已成为沿海城市缓解土地资源紧张的有效途径。由于吹填淤泥性质十分复杂，并且需要很长时间的自然沉积固结，待表面形成硬壳后方可加固处理。因此，对吹填土沉积规律和自重固结机理的研究显得尤为重要。本文以连云港地区吹填土为主要研究对象，通过室内沉积试验，对吹填土在静水条件下的沉积规律及固结特性做了系统分析和研究，并对沉积后的吹填土进行了微观结构定量分析，获得了孔隙直径、丰度、平面形态、定向频率、定向分维数等重要参数，该成果为吹填土地基加固提供了有力的参考依据，对于工程实践具有重要意义。     

太湖疏浚底泥堆场黏土防渗层阻隔污染物的试验研究

底泥疏浚是治理太湖污染的必要途径之一。限于目前国内的经济与技术条件以及疏浚底泥的数量巨大,太湖雪浪底泥堆场只能直接采用下部的天然黏性土层作为防渗层而不加任何处理。为了确保疏浚污染底泥在堆放期间不对周围环境和地下水造成污染,采用渗透与阻隔、静态吸附、动态土柱等试验测定和分析了黏土层对底泥中主要污染物（总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、化学耗氧量（COD））渗透和运移的阻隔能力,同时得到了可用于分析污染物在土层中运移和转化规律的一些重要参数。试验结果表明,雪浪堆场下部的黏土层对疏浚底泥中的主要污染物具有较强的吸附和阻隔能力。     

基于现行规范的粉土定名分析与探讨

根据现行规范对粉土定名的规定,从工程实践角度,通过对粉土、黏性土的室内试验、原位测试和野外鉴别结果进行综合分析,论述了在不同的液限标准下,同一种土可能定出不同的名称.因不同类型土的物理力学性质存在较大差异,如粉土具有流变性和触变性等对工程极为不利的特性,因此土层定名错误会误导设计和施工,危及工程安全.     

多功能孔压静力触探在基坑工程降水设计中的应用分析

针对南京长江四桥漫滩沉积土,分别进行了室内试验和多功能地震波孔压静力触探（SCPTU）原位测试,从SCPTU应用于场地复杂地层 的精细划分、长江漫滩沉积黏性土透水性能的评价和预测渗透系数kh 3个方面进行了详细分析,试验结果表明：综合利用 多功能SCPTU测试qt、fs、u2 3个参数可以对具有高度分层性和不均匀性的长江漫滩沉积土进行精确分层,对不同性质土 层界面、同一土层内透水或不透水夹层进行精确探测;利用SCPTU钻进过程中的孔压消散试验功能,可以对复杂的混合土层的透水性能进行评价;基于SCPTU的渗透系数kh预测值均具有一定的离散性,一般比室内试验结果高1～2个数量级,Burns & Mayne方法预测值可以作为工程初设阶段的参考值;SCPTU的应用为基坑工程降水设计提供了一种简便、快捷的新型技术手段。     

处置库污泥工程特性测试研究

对某填埋场污泥库中取样的污泥进行了岩土工程特性测试,包括有机质含量、含水率、界限含水率、颗粒级配、渗透系数、压缩固结特性及抗剪强度等。试验结果表明,与常规淤泥相比,污泥库中经一段时间降解后污泥有机质含量及含水率较高,平均值分别为45%和520%;污泥在历时2 a的生物降解作用下,污泥含水率、有机质含量沿深度呈较为明显的减少趋势;污泥具有极高的压缩性,压缩系数a100-200高达7 MPa-1;污泥的固结表现为非线性大变形特性,其固结系数在10-5～10-6 cm2/s,比淤泥低1～2个数量级,固结系数随压力的增加而显著减少;污泥的抗剪强度参数较小,其黏聚力为0,内摩擦角为14.7°。有机质含量高是污泥高含水率、高液塑性指数、高压缩性,低渗透性、低固结系数及低抗剪强度的本质原因。以上成果可为污泥库的固化处置、稳定分析等提供必要的参数。     

纤维加筋市政污泥固结特性试验研究

城市内河环境整治及清淤过程中往往产生大量污泥, 安全高效处理和处置这类市政污泥并实现资源化利用对改善城市生态环境和经济可持续发展具有重要意义。污泥具有高含水率、高孔隙比和高压缩性等特点, 由于其含有较多有机质和细颗粒, 一般难以通过机械脱水达到减容的目的。因此, 提高污泥的脱水速率和改善其固结特性是实现污泥安全处置及资源化利用的首要任务, 也是目前该课题的研究难点。本文提出了一种离散短丝纤维加筋技术, 为了研究该技术对污泥固结特性的影响, 对不同纤维掺量(0, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.4%和0.8%)的污泥进行了一系列固结压缩试验, 分析了固结过程中纤维掺量对固结系数和渗透系数的影响。结果表明:在相同的荷载条件下, 随着纤维掺量的增加, 试样的压缩量、孔隙比变化显著增加, 固结时间和压缩系数相对减小, 且当纤维掺入量为0.1%时变化最显著, 为最优掺量。此外, 研究结果表明, 纤维的掺入增大了污泥的固结系数和渗透系数, 固结效率和固结效果得到明显改善。     

广州饱和软土固结过程微孔隙变化的试验分析

软土的孔隙特征及其变化规律对软土的压缩性和渗透性有重大的影响,软土孔隙特征随荷载变化规律的试验研究为揭示软土排水固结过程与变形规律,建立基于孔隙压缩规律和渗流机制的排水固结模型提供有力依据。利用美国全自动压汞仪,对不同压力下固结的广州番禺淤泥土样的孔隙及其尺度分布进行测试,根据测试结果对土样孔隙尺度分布特征及其随固结压力的变化规律给出了定量分析。试验结果表明：淤泥土中介于0.4～2.5 μm范围的颗粒间及团粒内的小孔隙所占比例最大,而大于10 μm的大孔隙和小于30 nm的超微孔隙所占比例均很小;较大的孔隙更易于被压缩而湮灭或被分裂成微小孔隙;固结压力将显著改变淤泥土的孔隙尺度及其分布特征,以致改变土体的压缩性和渗透性。在固结前期( 200 kPa)孔隙尺度较大,压缩系数和渗透系数较大并随固结压力增加而快速减小;在固结后期( 200 kPa)孔隙尺度小,压缩系数和渗透系数小,且随固结压力增加的变化趋于平缓。     

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。     

双层软土非线性固结理论研究

对固结系数的非线性变化进行了理论分析,推导了固结系数的非线性控制方程,指出了γ因子对固结系数非线性变化的影响。考虑到固结系数、渗透系数、压缩系数整体变化以及双层软土一维非线性固结方程求解困难,建立了差分格式的双层软土一维非线性固结差分方程,利用差分法对该方程进行了求解,为工程中复杂方程的计算提供了一种新的方法。研究表明:固结系数并不是决定双层软土非线性固结性状的唯一指标,须综合考虑各种因素的影响。      

干湿-冻融循环条件下膨胀土的压缩及渗透特性变化规律

北疆供水一期工程穿越膨胀土区域,历经多次干湿-冻融循环后力学特性衰减严重,易产生渠坡局部浅层滑坡和冻胀破坏等现象。为深入研究其劣化机制,通过干湿-冻融循环条件下的压缩试验、渗透试验和SEM微观扫描试验,从宏-细-微观多角度分析其压缩和渗透指标的变化规律。研究结果表明：随干湿-冻融循环次数的增加,膨胀土整体压缩性增大,其压缩曲线可分为拟弹性段与拟塑性段;随循环次数的增加,回弹指数呈波动趋势,压缩指数与循环次数呈指数正相关,与细-微观裂隙呈线性正相关。黏土颗粒在循环作用下组成“团聚体-孔隙-填充颗粒”形式的较松散的临时结构,絮凝结构增加,各向异性减少;土样承受竖向压力时,膨胀土孔隙间距减少,压缩性较大;压力超过固结屈服应力时,团聚体颗粒扁角化、极角频率增加、孔隙压密,压缩性逐渐稳定。渗透系数在循环过程中变化分为缓慢、迅速、稳定3个阶段;渗透系数在第5次循环变化较大,第7次循环后逐渐稳定,与循环次数及表面裂隙率呈正相关趋势。渗透系数与各项微观参数的灰色关联度均大于0.65,微观孔隙率是最主要的影响因素;循环作用下微观孔隙发育明显,形成新渗流通道,渗透系数与微观孔隙率呈线性正相关。     

细粒含量对尾矿工程性质影响分析

由长期工程实践和试验研究可知,尾矿的工程性质除与尾矿的矿石成分、筑坝方式以及矿浆的沉积特性有关外,重要的是与尾矿的颗粒粒度组成有关。为了分析上游式尾矿库尾矿经排放、沉积、分选等作用下颗粒组成的变化特征及其对尾矿工程性质的影响规律,通过对上游式尾矿库沉积滩面不同距离处尾矿进行颗粒级配分析、力学性质和渗透性质试验,重点分析了细颗粒含量（颗粒直径小于0.075 mm）对尾矿工程性质的影响规律。研究表明,随着距离上游式尾矿库滩顶长度的增大,尾矿颗粒组成中的细粒含量逐渐增多,颗粒级配情况由一般到良好再到一般,孔隙比也呈现出随之先减小后增大的变化趋势。受原尾矿颗粒组成的影响,尾矿黏聚力随细粒含量的增加呈逐渐增大,而内摩擦角相对变化较小,其渗透系数受细颗粒含量影响较大,随含量增大迅速减小。     

变荷载下双层地基一维非线性固结近似解析解

目前考虑土体非线性压缩及渗透特性的双层地基非线性固结解均假定土体固结系数保持不变,能反映固结系数变化的双层地基非线性固结解还很鲜见。引入经典的e- 和e- 非线性关系描述土体的非线性压缩、渗透特性,在假定双层地基上、下土层压缩指数与渗透指数比值 相等且不等于1的基础上,得到变荷载下考虑土体固结系数变化的双层地基一维非线性固结近似解。该解答在 1条件下可退化为已有的 1时双层地基一维非线性固结解。基于此解探讨了双层地基上、下土层参数的相对比值对非线性固结性状的影响。结果表明：单面排水条件下 越小,下层土与上层土的相对压缩性越低、相对渗透性越高,则双层地基非线性固结速率越快;减小 值,增加双层地基中压缩性小、渗透性高的土层的厚度,会加快地基的固结速率。     

秦皇岛七里海潟湖水上钻探取样及勘察成果分析

秦皇岛七里海湿地生态修复工程主要通过退养还湿、清淤疏浚和岸线综合整治对七里海潟湖进行生态修复和景观提升。通过水上钻探取样技术,对七里海潟湖进行工程勘察,根据土层物理力学性质,分析该区域工程地质特征、液化分区情况和浅层土类别,对工程疏浚适宜性作出评价,为清淤疏浚和岸线整治提供有利依据。