粉煤灰增强回填碱渣工程特性的试验研究

碱渣与饱和卤水混合制成浆体回填到盐矿废弃盐腔可同时解决碱渣处理问题和地下废弃盐腔存在的地质隐患。回填碱渣强度是影响充填效果的重要因素。因此,为了提高回填碱渣强度,采用掺入粉煤灰制成复合碱渣对其强度特性进行改良。针对不同粉煤灰掺合比的碱渣开展了组成、力学和细观试验。研究结果表明：（1）掺入粉煤灰能明显改善碱渣的强度,使其黏聚力、内摩擦角都大幅提高,抗剪强度大幅增加;（2）粉煤灰掺合比越大,增强效果越明显,但强度并非随掺合比呈线性变化,对黏聚力而言,在0～20%内的掺合比下增加速度最快,而对内摩擦角则在20%～30%的掺合比区间增加最快,对抗剪强度而言,0～20%的掺合比内增加最明显;（3）粉煤灰掺入还可显著改善碱渣的压缩固结特性,使其固结系数大幅提高,从而提高碱渣固结速度,缩短充填工期,其中在0～10%的掺合比内对压缩固结特性改善最显著;（4）矿物组成分析表明,粉煤灰掺入改变了矿物组成,使得亲水性矿物含量急剧锐减,进而改变了其沉积特性。而细观分析则表明,粉煤灰掺入使碱渣从絮凝团细观结构变成了粉煤灰充当骨架的充填结构,且粒间支撑和拉联效应明显。从增强效果提高、压缩固结特性增强、控制成本和工期综合分析表明,最优掺合比为20%左右,建议工程中以不高于20%的掺合比作为实用掺合比即可取得较为理想的充填增强效果。该研究为揭示碱渣增强机制及废弃盐腔碱渣充填工艺优化提供了有益参考。     

沉积泥砂非线性大变形固结沉降计算模型

沉积形成的水底黏性泥砂自重固结过程表现出显著非线性大变形固结特征,应采用大变形固结理论进行泥砂沉积固结计算。基于软黏土一维非线性大应变固结理论,应用有效应力、渗透系数与孔隙比间扩展幂次函数固结本构关系,由达西定律、有效应力原理、连续介质方程等建立大变形固结控制方程,根据固结单元孔隙水渗流、单元变形与泥砂沉积层固结沉降耦合关系形成黏性泥砂大变形自重固结数值模型。泥砂自重作为固结荷载,数值模型假定沉积泥砂各向同性且固结沉降应变、孔隙水渗流仅发生于竖直方向,为一维单向沉积固结过程;采用泥砂沉降柱试验确定泥砂非线性扩展幂次函数关系参数。模型应用中,划分竖向固结单元,由沉积泥砂固结本构关系确定各固结单元有效应力及超孔隙水应力,通过超孔隙水应力时间维度上的消散过程及各固结参数间的耦合关系计算泥砂固结沉降。数值模型计算结果表明,沉积黏性泥砂自重固结初期表现为有效应力调整过程,初始有效应力与孔隙比根据固结本构关系匹配调整为扩展幂次函数关系;沉积泥砂应变与应力固结度存在20%左右误差,泥砂固结沉降发展快于超孔隙水应力消散过程,证明沉积泥砂固结沉降变形的发展与超孔隙水应力消散并非同步耦合。计算模型应用于室内沉降柱试验模拟淤积黏性泥砂自重固结沉降预测中,模型输出与试验结果符合良好。     

碱渣变形性质的试验研究

目前碱渣压实后用作填垫地基比较广泛,碱渣的变形特性是分析填垫地基沉降和变形的关键。因此,利用压缩试验研究击实碱渣的变形性质非常重要。本文以5种不同含水量的击实碱渣的压缩试验为基础,分析了击实碱渣压缩系数、压缩模量和固结系数的变化规律。     

冲填土固结特性与变形沉降规律研究

应用室内模型试验的方法对上海地区冲填土的固结特性进行了研究,冲填土从水力吹填开始到固结完成,经历了三个阶段,即沉积阶段、土体颗粒接触阶段与土体固结阶段; 固结时有效应力的增长分为快速增长和缓慢增长两个时期,土体固结沉降主要发生在固结前期,沉降量与有效应力呈正比关系; 排水及荷载条件对冲填土的固结特性与强度有较大影响。本文通过双面排水自重固结、单面排水加载固结及单面排水自重固结三组对照试验,揭示了冲结、变形与沉降量之间的关系,为冲填土地区地面沉降的预测和地基变形的计算提供了有价值的参考。     

碱渣改良膨胀土室内试验研究

通过室内试验,探讨利用碱渣作为添加剂对膨胀土改良的可行性和改良效果和碱渣改性土的基本物理力学性质和膨胀性。研究结果表明,随着掺渣率的增加,碱渣改性土的黏性成分的含量降低,粗颗粒含量增加,导致相对密度、液限、塑性指数、自由膨胀率、有荷膨胀量均呈明显减小趋势,这说明碱渣对膨胀土膨胀性的改良有显著效果;碱渣改性土可击实含水率范围较之膨胀土宽,这给碱渣改性土的施工带来很大方便;经过7 d养护后的土样无侧限抗压强度和抗剪强度都显著增加,并在掺渣率为30%时存在一个峰值点。抗剪强度增强主要体现在黏聚力显著增加,而内摩擦角变化不大。     

基于室内模拟实验的软土固结沉降的分形几何

为了能够比较准确、简便地计算及预测软土的沉降,在Terzaghi一维固结理论的基础上,结合分形几何理论对软土的沉降计算进行了探讨和研究。首先通过室内模拟实验,获得了不同固结时期试样的孔隙比e、沉降量以及扫描电镜照片（SEM图片）;然后利用WD-5软件对SEM图片进行处理,并计算得到孔隙分布的分数维D_f;最后建立起e与D_f的函数关系,再结合Terzaghi一维固结理论建立了D_f与固结度、沉降量的关系方程并计算得到相应的固结度及沉降量。经分析得出：Df随着沉降量的增加而减小;软土在固结沉降过程中在42.33 h处有一个明显的拐点;利用Df建立的固结沉降模型计算的结果与试验实测的结果基本吻合。     

珠江三角洲饱和软粘土的固结特性试验研究

通过数十组原状饱和软粘土的室内一维固结试验,探讨了珠江三角洲饱和软粘土的固结特性和反映蠕变压缩的 固结特性问题,得出了一些有益的结论。     

软土次固结特性试验研究

对广州南沙原状软土进行了一系列的固结试验,探讨了应力历史、加荷比、超载预压对软土次固结的影响。试验结果表明：软土的主次固结的划分与加荷比有关,加荷比对次固结系数C?也有影响;次固结系数主要受到先期固结压力pc的影响,当ppc时,次固结系数表现出不同的变化规律;经预压处理后土样的次固结系数与压缩指数Cc之比近似为一常数：C?/Cc≈0.03,试验成果所揭示的次固结特性对先期固结压力的依赖,为降低地基工后沉降提供了明确的思路。     

软土一维次固结特性试验研究

基于南京河西地区原状和重塑软粘土的一系列一维次固结试验,探讨了预压荷载、加荷比、加荷方式对重塑软土次固结系数的影响以及原状土的次固结变形特征。试验结果表明：当荷载小于预压荷载时,预压能明显减小次固结系数,反之,预压对次固结系数的影响不明显．加荷比对次固结系数的影响明显,次固结系数随加荷比的增大而增大;分级加荷对应的次固结系数要大于分别加荷所对应的次固结系数;该地区原状土的蠕变属于衰减蠕变。     

软土次固结特性试验研究

为了研究软土的次固结特性 ,进行了一维的固结蠕变压缩试验 ,分析了次固结对固结过程的影响。把饱和粘性土骨架视为粘弹性体 ,提出了一种划分主次固结的方法 ,并以此分析了次固结的作用     

粉细砂的室内无填料振冲试验研究

在室内严格控制的边界条件下,通过室内模型试验研究了粉细砂无填料在振冲中孔隙水压力增长与消散的规律、孔隙水压力空间分布规律、相对密度和静力触探指标与振冲次数之间的关系等。定性地验证了无填料振冲对于规范中未推荐使用的粉细砂土的适应性,并为后来某工程大面积地基处理成功地提供了参考。     

TBM隧道回填层-管片受力特征模型试验研究

回填层作为围岩和管片之间的连接部分,起到稳定衬砌、传递荷载、吸收变形等作用。护盾式TBM隧道施工过程中,回填层存在未注浆松散、注浆固结两个主要状态。回填层状态不同,回填层作用及管片受力特点也不同。研究采用相似模型试验分析不同状态下的回填层作用机制,通过研究得到了以下结论：回填层未注浆松散状态下,由于碎石的径向压缩与环向移动,围岩传递到管片上的荷载量值降低且分布较为均匀,此时回填层作为“可压缩层”,具有让压和均匀荷载的作用,能明显降低管片的受力和变形;回填层注浆固结后,回填层虽然能够承担少量的荷载与变形,但承载能力有限,主要作为围岩与管片之间的“传递层”,传递荷载与变形;对于挤压性围岩护盾式TBM隧道施工可适当应用回填层未注浆时的“可压缩性”,减小施工过程中管片受力与变形;对于浅埋及地铁隧道则应尽早注浆,使衬砌与围岩形成稳定的受力体系;回填层弹性模量的增加可提高回填层-管片组合体系支护刚度,但增加效果不明显。     

基于改进的Mogi模型对樟树盐矿采空区地面沉降的分析

樟树现代医药物流中心项目区周边采卤井引发的地面沉降是关系到项目区能否投入建设的关键问题。Mogi模型是基于半无限空间弹性理论的地面沉降预测模型,而盐矿采空区地表沉降变形的主要诱因是地下腔体体积的蠕变收缩,通过引入稳态蠕变阶段盐溶腔体积收缩解析解,对Mogi模型进行改进,并应用于项目区的地面沉降预测,利用沉降叠加的方法获得采卤井群诱发地面沉降发展趋势。结果显示：樟树医药物流中心周边卤井群蠕变引发的地面沉降及地面倾斜均在地基基础设计规范要求范围内;随着与井群距离的增大,项目区内地面倾斜呈现先增大后变小的趋势。同时,利用改进的Mogi模型得到的地面沉降和地面倾斜与相同条件下数值模拟沉降结果有着良好的相似,改进的Mogi模型为盐矿采空区及盐穴储气库的地面沉降分析提供了一种准确、快速的方法。     

盐穴储油（气）库水溶造腔管柱动力特性初探

针对盐穴储气库单井水溶造腔过程中管柱动力特性开展了初步探讨,认为造腔工程中,管柱在受限空间的自激振动和动力失稳是导致管柱发生严重弯曲或者破损的主要原因。初步分析了无空间约束条件下内外管柱的振动特性,得到了理想条件下管柱临界流速的计算式。计算表明,无约束条件下造腔管柱一般会由于液-固耦联振动而发生动力失稳,而且造腔内管一般会先于造腔外管发生失稳破坏。鉴于问题的重要性和复杂性,还对造腔管柱临界流速全面计算力学模型应考虑的诸因素进行了探讨,初步分析了管道轴力、液体压力、造腔循环方式、管道水平支撑,以及轴向水击和管道横向振动耦合的影响,为进一步结合工程实际开展空间约束条件下造腔管柱动力特性全面分析提出了建议。     

盐岩地下储备库引发地表沉陷事故的风险分析

在盐岩储备库的建设和运营过程中,由于腔体不断收缩而导致上覆岩层发生变形,从而引起储库上部地表发生碟状沉降变形,甚至造成地表塌陷事故是盐岩地下储备库的重要事故类型之一。针对盐岩地下储备库引发的地表沉陷事故进行分析,找出了该类事故的发生机制并建立相应的故障树模型,计算得到地表沉陷事故的14种发生模式和10个基本致因事件,并提出了相应的控制措施。并从风险分析的角度对盐岩储备库引发的地表沉降事故的后果严重性进行预测分析研究,并以湖北云应盐矿为例,假设该地区在储气库的建设或运营过程中发生地表沉降事故,采用模糊综合评价法对该类事故后果的严重性进行风险预测,得出后果为可忽略、需考虑、严重、非常严重、灾难性的概率分别为0.24、0.28、0.29、0.15、0.04。为有效预防盐岩储备库运营引发地表沉陷事故以及在事故发生前进行损失严重性预测提供了依据和方法     

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。     

层状盐岩中储备库油气渗漏风险的故障树分析

油气渗漏是盐岩地下储备库事故的重要类型之一,具有突发性强、损失难以估计的特点。针对国内层状盐岩中储备库运营过程中的油气渗漏风险进行分析,揭示了油气渗漏事故的发生机制并建立了相应的故障树模型。通过对该模型的分析,找出了事故发生的各基本致因事件和故障模式,并得出适用于典型层状盐岩储备库油气渗漏事故的发生概率公式。分析结果表明,国内层状盐岩中储备库发生油气渗漏事故的可能故障模式有28种,且发生条件易于满足而难于防范,因此事故发生的可能性较大;按照各基本事件结构重要度的计算结果,盐岩强度低、盐岩蠕变过量、附近有断层、地震、造腔参数控制不当、非均匀地应力、人为操作失误等是层状盐岩中储备库油气渗漏事故的主要致因事件,并据此提出有效措施防止事故发生;通过专家调查法和故障树法的综合分析得出,金坛盐矿5口老腔储库在近10年的运营期内发生油气渗漏事故的概率为0.703%,属于偶发性事故。     

用孔压静力触探和室内固结试验求取土的固结系数的对比研究

土的固结系数是软土地基计算与处理设计中的关键参数，本文根据先进的孔隙水压力静力触探技术现场测试求出的固结系数和室内固结试验所求固结系数，进行了大量统计对比研究，发现两者之间存在很好的线性相关关系，并论述了两种方法求取固结系数的原理及步骤，以及孔压静力触探求固结系数的许多优点。     

Q2、Q3黄土深堑中高填方地基变形规律离心模型试验研究

采用大尺寸原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对Q2、Q3黄土深堑中超高填方地基在天然含水率及饱和状态时的沉降变形规律开展大型离心模型试验研究,系统模拟了超高黄土填方地基在施工期及工后期的变形规律。结果表明：此类高填方地基的施工期沉降变形是总变形量主要组成部分;地基填筑完毕后表面沉槽轮廓清晰,填筑过程中沉降速率随施工填方高度增加而增大,沉降变形中部大、两侧小,且填方体与原地基结合部位的变形缓坡较陡坡一侧小;天然状态下的地基整体沉降变形较小,差异变形量较大,饱和状态下的地基沉降变形增大,差异变形量较小,稳定性较差,差异变形使得原地基与填方体极易发生错动开裂。根据模型试验的分析规律,建议此类地基施工过程中宜对填方体与原地基接触带进行处理,以改善填方体约束条件,同时,填筑完工前可预留一定高度,待前期变形基本完成后,再施工至设计标高,以防止过大差异变形导致的工后开裂。