真空预压处理吹填土的微结构特征试验

首先进行了吹填泥浆沉降柱试验,取得了未经真空预压处理的吹填土土样,并在天津滨海新区临港工业区真空预压处理后吹填场地上获取原状土样。其次,对所取土样进行了微观试验土样制作和电镜扫描,获取了未处理和经过真空预压处理土样的SEM照片,最后运用微结构处理软件,对其微结构进行定量化分析,研究了真空预压过程中吹填土的微结构变化规律。结果显示,经过真空预压作用,颗粒和孔隙等效直径、面积、周长、形态比和圆度明显减小,颗粒和孔隙数量明显增大,其原因是在真空预压处理过程中,吹填土的原始结构被破坏,进而形成了新的结构。     

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。     

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。     

结构性吹填土压缩变形微观机理试验

吹填土是一种人造土,具有大孔隙比、压缩性强、低强度等特点,其微观结构对土的力学性质有很大的影响,是一种强结构性土。通过分析不同轴向应力下压缩土样的微观SEM照片,探讨了孔隙微结构参数与轴向应力之间的关系,得出在吹填土压缩变形过程中存在屈服应力。在所受应力大于和小于屈服应力时,吹填土的压缩性存在差异,其微观表现为微结构参数在压缩过程中产生了突变,其根源是在压缩变形过程中,吹填土的微观结构产生了破坏。简要分析了结构性吹填土压缩变形微观机理。结果表明,吹填土的压缩过程分为孔隙中气体的压缩与水份的运移、团粒的相对滑移和结构破坏与新结构形成3个阶段。     

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。     

真空预压法加固吹填土的沉降试验研究

大面积吹填软土过程中,排水固结方法处理软土地基的效果最好。但当吹填土为初始含水率大于120％软黏性土时,固结效果不良。为了优选吹填土固结方案,提高固结效率,室内模型试验设置4个模型箱,将2组排水板和2种排水板间距组合,进行正交试验。采用双曲线模型、指数模型、以及修正指数模型对沉降量进行预测。比较后得到4种试验方案中采用国产B型排水板、间距40cm时的吹填土表面沉降量最大,其沉降量采用修正指数模型拟合效果最好,预计吹填土在此排水状态下达到固结度90%耗费的时间最短,为预测吹填土工后沉降量提供参考。     

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。     

真空预压法加固吹填土的模型箱试验

大连大窑湾三期工程所处理的土体为含水率＞ 120% 的超软土。为研究超软土的处理方法,采用袋装沙井、滤膜等效孔径80 ～ 100 μm 和孔径＜ 75 μm 的3 种排水体,0. 4 m 及0. 8 m 的2 种排水间距,共计6 个试验箱进行真空预压法试验研究。通过对表面沉降形态进行沉降优化计算,采用3 种模型进行沉降预测,结合监测与计算结果,认为排水体间距为0. 4 m、等效孔径≤75 μm 的国产B 型排水板效果最佳。     

真空预压法加固吹填土的孔隙水压力试验研究

利用真空预压法处理吹填土时,孔隙水压力变化常常反映土体固结程度的好坏。通过6个模型箱试验,监测不同排水系统下孔隙水压力变化,确定有效排水体间距。研究发现0.4m间距的土内孔压下降效果比0.8m间距的土内孔压下降效果好;排水体内的孔隙水压力与排水体类型有关,且距离排水体10 cm处土体内的孔隙水压力仅为排水体内孔隙水压力的1/2弱;滤膜排水系统中的吹填土孔隙水压力下降幅度最快,B型排水板系统次之,而砂井系统最慢。另外,对于吹填土而言,排水体有效间距介于0.4m与0.8m之间,其中滤膜的有效间距最大,B型排水板次之,砂井远小于前两者。     

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。     

西安地区马兰黄土的结构强度研究

对西安地区马兰黄土进行了单轴和常规三轴压缩试验,研究了含水量及围压对其结构强度的影响。结果表明,单轴条件下黄土结构强度随含水量增加呈线性减少,常规三轴条件下含水量和围压对其结构强度有着明显的影响。运用莫尔-库仑理论进一步研究了强度参数C、随含水量的变化规律,为西安地区地质灾害防治及工程设计提供依据。     

Experimental study on soluble salt of dredger fill in Central Fishing Harbor of Tianjin

Taking the soil of Central Fishing Harbor of Tianjin undrained and drained by vaculty as an example, we made detail analysis on draining condition of soil,element and distribution of soluble salt in this Harbor area and scratched its influence on IP ,pH and engineering property of soil． The authors found out that the soluble salt content of the undrained was higher than of the drained,and the contents of Na + and Cl － in both nearly take up 50% respectly． The content of other soluble salt was very low,and along with the deepening of sampling,the content variety regulation was nearly the same among Na + ,Cl － and the total contents of soluble salt． To the same kind of cohesive soil,IP is different for various contents of soluble salt in the soil． The relationship between IP and soluble salt contents were nearly the same for the drained and the undrained,but the variety range of IP in the undrained was much larger．     

结构性吹填土剪切破坏的微结构效应

室内压缩试验、剪切试验和灵敏度试验分析表明吹填土的微观结构对其力学性质有很大的影响,是一种强结构性土。通过对剪切试验过程土样微观SEM照片进行微结构定量分析,探讨了孔隙和结构单元体微结构参数与轴向应变之间的关系。最后,对结构性吹填土剪切破坏的微结构效应进行了简要分析。结果表明,吹填土的剪切过程经历了孔隙气体压缩-水分运移、团粒散裂-颗粒滑移明显-结构破坏和新结构形成三个阶段。     

基于水压致裂法的岩石抗拉强度研究

为了揭示水压致裂法和巴西劈裂法测量岩石抗拉强度的关系,开展了理论和现场试验研究。基于经典的水压致裂法理论,推导了不同围压下钻孔破裂压力和抗拉强度。利用断裂力学理论建立了水压致裂法和巴西劈裂法测得抗拉强度的关系。利用预制切槽方法模拟天然裂纹,对水力裂缝的起裂压力进行了研究。结果表明：围压为最大主应力等于3倍最小主应力测得的抗拉强度大于围压为0测得的抗拉强度;水压致裂法和巴西劈裂法测量抗拉强度关系与应力场、裂纹长度、断裂韧度3个变量有关;通过在晋城矿区王台铺矿的预制切槽试验,运用断裂力学建立的抗拉强度计算式更为符合现场实际。研究结果可为坚硬难垮落顶板预制切槽的水力压裂设计提供参考。     

超细尾砂胶结充填体强度计算模型及应用

超细尾砂已成为充填材料的主要来源。为了便于充填料浆配合比设计与强度预测,基于超细料浆微观结构,提出用固体填充率表征充填料浆结构密实程度。选用某矿山超细尾砂进行了63组配合比强度试验。研究结果表明：固体填充率和水灰比与充填体无侧限强度分别呈指数函数和负幂函数关系。采用Pearson理论对试验样本进行相关性分析,结果表明：固体填充率与水灰比相互独立。在此基础上,建立了超细尾砂胶结充填体双变量强度计算模型,模型计算值与试验值的误差在7%以内。进行了超细尾砂胶结体强度随养护时间增长的试验,基于试验数据拟合规律,提出了强度龄期数学模型,建立了三变量强度计算公式。模型能准确预测矿山充填体强度,且能有效指导矿山充填料浆设计。     

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。     

真空预压加固软土地基作用机理分析

真空预压技术已在港口、道路工程领域得到应用,但长期以来在作用机理的认识上还存在争论或不明确。结合工程试验资料,对真空预压加固区应力场、孔隙水压力变化以及有效加固范围进行了分析,结果表明,真空预压使加固区土体与膜上及周围土体间产生一个大气压差?P,在?P作用下地基土产生正的超静孔隙水压力?u,随着?u的逐渐消散而转化为有效应力,力学关系符合有效应力原理;真空预压作用下孔隙水压力测试应考虑?P的影响;真空预压与堆载预压在应力特点、附加应力传递、有效加固深度等方面有明显区别,工程应用中应充分考虑。     

液压挖掘机振动掘削减阻机理研究

铲刃以振动的方式作用于土壤,可以有效地降低液压挖掘机挖掘作业时的阻力。从理论上研究了振动掘削岩土的减阻机理,土壤剪切试验结果表明,振动载荷能够使土壤的内摩擦角变小、抗剪强度下降、最大主应力值减小,从而导致挖掘阻力降低;对土壤在静态载荷和振动载荷作用下的失效过程进行了对比仿真实验研究,可知土壤在振动加载的条件下强度显著下降,并提前于相同条件的静态加载而破坏,同时跟踪X方向的载荷发现,振动掘削最大掘削阻力可降低50 %。