武汉东湖淤泥碳化-固化试验研究

引入活性MgO-粉煤灰固化材料,采用碳化-固化联合技术处理武汉东湖疏浚淤泥,通过无侧限抗压强度、扫描电镜和压汞试验,研究加压碳化模式、碳化时间、MgO-粉煤灰配比和固化剂掺量等因素下CO2碳化作用对固化淤泥力学性质和微观结构的影响。结果表明：活性MgO-粉煤灰固化淤泥碳化后抗压强度进一步增长,应力-应变关系曲线压密阶段应变缩小;不同固化剂配比的东湖淤泥试样具有不同的最佳加压模式,而加压模式决定了相同碳化时间下固化淤泥CO2吸入量,从而影响碳化-固化淤泥试样抗压强度;活性MgO掺量低时试样抗压强度整体较低,强度随碳化时间增加先增大后减小;MgO掺量较高时,碳化试样强度随碳化时间快速达到较高值,随后增长缓慢。微观分析表明：水碳镁石、球碳镁石和碳酸镁石等镁碳酸盐是碳化-固化联合技术增强淤泥强度的主要原因,其膨胀性和胶结作用促使土体中团粒内孔隙向颗粒间孔隙转化,土体更密实,抗压强度增加。     

淤泥质土固结过程孔压及变形规律研究

对深入了解土在外荷作用下的孔隙水压力与变形变化规律对研究土的排水固结机理具有重要意义。对黄石地区淤泥质土进行分级加荷与一次性加荷的各向等压固结试验及单向固结试验,分析全过程孔压与变形的变化规律,结果表明：两种加荷方式孔压消散的规律并不相同,当孔压降到相应某临界值以下时,固结过程会变得缓慢,即使在较大的外荷载作用下,土中孔压反映也远不如加载初期明显。固结排水过程具有阶段性,这主要是自由水与孔隙水排水速度变化所引起的。黄石淤泥质土的主固结时间总体在5-100min范围内,当固结压力接近先期固结压力时固结系数最小,而次固结系数约为最大值。     

福州淤泥质土动力特性室内试验研究

沿海高速公路、铁路和地铁的迅速发展,使得长期循环荷载作用下的软基变形问题日渐突出。借助GDS动三轴仪,对福州淤泥质土进行动三轴试验。研究了不同围压下淤泥质土在循环荷载作用下的动应变、动强度、动剪切模量和阻尼比特性,重点分析了固结围压和动应力幅值对淤泥质土动强度的影响,由此建立了围压、振次与土体动强度的经验关系,该关系可用以估算不同深度土体在循环荷载作用下的动强度。试验结果表明:福州淤泥质土的动强度随着围压增加而增加,随着振次的增加而减小,且强度很低,动黏聚力的大小为0.3~4.0kPa,动内摩擦角的大小为7°~10°。此外,给出了淤泥质土在大应变条件下的动剪切模量和阻尼比。研究结果对进一步认识该地区淤泥质土的动力特性以及对实际工程设计中合理选择土的动强度参数具有理论及实际意义。     

生物酶改良淤泥质土的时效强度试验研究

工程中使用水泥石灰等材料加固淤泥质土,由于土中的腐植酸有机质会阻碍水泥胶凝物质的形成,影响加固土长期强度。利用生物酶加固能够有效减小受有机质影响,但加固的时效特征却并不清晰。为探究生物酶固化剂加固淤泥质土的物性指标随时间变化规律,选择两种生物酶加固剂（泰然酶、E3酶）作为研究对象,开展加固土样的不排水不固结三轴剪切试验、光学显微与电镜扫描结合的细观结构测试等进行试验分析,研究结果表明：掺入两类生物酶以及各自改良配方后,土试样抗剪强度相较原状土最低各自提升了316.2%与287.3%。细观结构上泰然酶改良土体形成了板片状的致密结构,通过提高原土体内摩擦角达到增加抗剪强度,E3酶改良土表面则形成不规整的类球状或团聚状结构,强化了颗粒间的黏结作用,提高黏聚力以达到加固的目的。同时生物酶的效能发挥在时间尺度上为非单调增长,从第7天开始生物酶加固土样强度相较空白对照组具有优势,到60天强度逐步接近空白对照组,其作用效果存在明显的强化期（7~60 d）和衰落期（60~90 d）。研究成果对生物酶加固淤泥质土的工程问题解决具有较好的应用价值和理论意义。     

黄石淤泥质土的剪切蠕变特性及模型研究

通过室内剪切蠕变试验,对黄石地区淤泥质土蠕变特性进行了研究。结果表明：黄石淤泥质土的剪切蠕变变形可近似为线性特征;蠕变变形在一定剪应力水平下才能表现出来,剪应力水平越高,剪切蠕变变形越明显;在高应力下,土的粘滞性增加,流动性降低,剪切模量与时间呈下降幂函数关系;粘滞系数的变化受剪应力的影响并不大。针对试验数据采用线性回归分析法确定蠕变参数能取得较高的精度,Burgers体蠕变模型和经验型模型均能较好描述该地区淤泥质土的剪切蠕变规律。比较而言,采用经验型模型更适合于描述软土非线性剪切蠕变特性。     

絮凝−电渗法联合治理淤泥质土试验研究

针对传统电渗法治理淤泥质土过程中排水效率低且治理后土体不均匀等问题,从改变软黏土颗粒自身持水特性角度出发,提出采用新型有机高分子材料阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）联合电渗法治理淤泥质土的思路。利用自制的一维电渗固结试验装置,探究絮凝−电渗法联合作用机制以及不同絮凝剂掺入比对电渗排水加固效果的影响规律。试验结果表明：与传统电渗法相比较,絮凝剂 APAM 的掺入减少了软黏土颗粒表面的结合水膜厚度,使得淤泥质土的前期电渗排水速率和累计排水量显著提升,从而降低了电渗法的平均能耗系数;同时,絮凝剂高分子长链的“吸附架桥”作用增强了土颗粒的黏结力和絮凝沉积效果,有效缓解了电渗过程中细小黏粒迁移集聚而造成的阴极淤堵问题;治理后淤泥质土的抗剪强度大幅增高,土体的均匀性也得到了明显改善,且当絮凝剂 APAM 掺入比为 0.30% 时,土体的电渗排水固结效果最佳。     

电渗前后淤泥质土的物理力学性质对比研究

为深入研究电渗排水对土体工程性质的影响,采用铁丝为电极,在模型箱内对南京市某河道淤泥质土进行电渗排水 模拟试验。电渗前后土的物理力学性质对比分析表明：电渗后土体的液、塑限与塑性指数均降低;电渗前后土体在相同含 水量和干密度情况下进行直接剪切试验,发现电渗后土体的凝聚力和内摩擦角均降低,即电渗后土体在特定情况下出现了 强度衰减的现象。论文基于土中阳离子流失机理对土体在特定情况下的强度衰减现象进行了微观解释。另外,利用提出的 新的电渗机理从微观角度解释了电渗过程中土体开裂现象,阳极因快速失水,最早出现裂隙,但裂隙延展范围较小;阴极 含水量始终高于阳极,且失水速度较慢,裂隙延展范围较大。值得一提的是,在以往的研究中并未关注到电渗加固过程中 土中阳离子流失对电渗后土体性质的影响。     

洞庭湖砂纹淤泥质土一维固结蠕变模型研究

利用一维固结蠕变试验研究洞庭湖砂纹淤泥质土的蠕变特征,建立了适用于描述洞庭湖砂纹淤泥质土应力-应变-时间关系的经验蠕变模型。研究结果表明,轴向应变 与时间t在双对数坐标系中呈良好的线性递增关系。随着固结应力的增加, - 关系曲线的斜率显著减小,且相邻两级荷载作用下 - 关系曲线的间距逐渐变短。在高应力水平下, - 关系曲线趋于水平,同时曲线斜率减小的速率明显降低。双曲线函数比指数函数更为适合描述洞庭湖砂纹淤泥质土的应变-应力关系,将Singh-Mitchell模型中的应变-应力关系修正为双曲线型比较符合工程实际。发现 - 关系曲线的斜率与固结应力呈双曲线函数关系。在此基础上,建立了反映应力水平影响、适用于描述洞庭湖砂纹淤泥质土蠕变特性的5参数修正Singh-Mitchell模型。     

基于碳化-固化技术的武汉东湖淤泥耐久性演变微观机制

引入活性MgO-粉煤灰固化材料,采用碳化-固化联合技术处理武汉东湖疏浚淤泥,通过无侧限抗压强度、X射线衍射、扫描电镜和压汞试验,研究持续浸水、干湿循环和冻融循环等复杂环境下碳化-固化淤泥力学性质和微观结构演变。结果表明:活性MgO-粉煤灰固化淤泥经碳化处理后具备更优异的水稳性,浸水破坏后碳化淤泥试样整体抗压强度高于固化试样,提升幅度约为29%;碳化试样强度随干湿循环次数增加呈缓慢增加趋势,而固化试样则表现为先上升后下降;随着冻融循环次数增加,碳化前后试样抗压强度变化一致,即快速达到峰值后缓慢减小至保持不变。微观分析表明:起骨架支撑作用的棱柱形碳酸镁石、起填充与黏结作用的花骨状和片状的水碳镁石和球碳镁石为主要碳化产物,骨架-填充-黏结协同作用使碳化试样强度高,水稳定性好,抗干湿冻融能力强;持续浸水促使球碳镁石和水碳镁石向碳酸镁石转化,大孔隙增多;干湿循环促使碳酸镁石向球碳镁石和水碳镁石转化;冻融作用下试样碳化产物之间无明显转化。     

活性氧化镁碳化固化粉质黏土微观机制

以活性氧化镁碳化固化粉质黏土为研究对象,通过无侧限抗压强度试验、酸碱度测试、X射线衍射试验、压汞试验和扫描电镜试验,研究了不同初始含水率和碳化时间影响下活性氧化镁碳化加固粉质黏土的强度、pH值、碳化产物和微观结构等变化。根据碳化固化土强度与碳化产物含量及累积孔隙体积间的内在联系,提出了粉质黏土的碳化反应微观模型。结果表明：随碳化时间增加和初始含水率减小,碳化固化土的碳化产物含量增加、累积孔隙体积减小,同时氧化镁碳化加固土的强度提高;碳化固化土的pH值随碳化时间不断减小,而随初始含水率变化不大;最后提出了粉质黏土的碳化反应微观模型,确定了活性氧化镁固化粉质黏土在碳化约6.0 h时可获得最高强度。     

振动沉管碎石桩在淤泥质土地基中的应用研究

对地基土进行加固处理的方法有很多种,但是,对于某一种土质,应用那一种方法效果更好,这是地基加固处理成功的关键。本文通过工程实例,详细介绍了振动沉管碎石桩地基处理技术在淤泥质地基土中的具体应用,对地基加固方法进行了比较,提出了该地基处理方法施工注意事项。该工程竣工已两年时间,地基变形稳定,加固效果良好,值得推广。     

临近淮河流域多层淤泥质土深大基坑支护设计分析

蚌埠金鹏玖玖广场项目临近淮河,基坑深度达9.8 m,基坑深度范围存在较厚杂填土和多层深厚淤泥质土,淮河水位变化大,基坑降水难度大,整体稳定性受多方面制约。基坑支护设计方案从放坡至桩锚支护不断进行理论上优化,并对合理可选用的两种桩锚支护进行造价的比对,选取最经济合理的桩锚支护方案,明确施工方法和操作要求,并通过严密监测,确保基坑工程安全,保护了周边道路和管线。     

洞庭湖砂纹淤泥质土固结过程微观结构变化

砂纹淤泥质土是一种特殊的夹有微薄层粉细砂的洞庭湖湖相沉积软土,具有独特的薄砂层构造。该软土固结过程中的微观结构变化,对解释宏观的工程现象、揭示土体变形的本质和采取合理的地基处理措施具有重要意义。本文利用X射线微区衍射试验和扫描电子显微镜试验,研究洞庭湖砂纹淤泥质土的矿物成分和微观结构,同时结合固结试验探讨砂纹淤泥质土微观孔隙与结构单元体参数变化特征。研究结果表明:洞庭湖砂纹淤泥质土主要矿物成分为绿泥石、白云母和石英,微观结构为片状或板状聚体结构;随着固结压力增加,等效粒径增长呈先快速后放缓的规律,结构单元体形态参数则先增大后减小;砂纹淤泥质土压缩系数与竖直切面结构单元体定向概率熵呈明显负相关关系。     

淤泥固化填筑路基试验研究

疏浚淤泥具有体量大、含水率高、强度低的特点,研究经济高效的复合固化剂可有效解决淤泥占用场地、污染环境的问题,推动资源化利用。本文以水泥为主固化剂,开展淤泥改性路基土的试验研究。通过单掺试验筛选主要添加剂,分析固化剂掺量对改性路基土的含水率、无侧限抗压强度和CBR值的影响。研究结果表明：水泥、粉煤灰和废渣均能有效提高改性土强度,但粉煤灰对降低含水率效果欠佳,大量使用会形成层片状结构。综合CBR值、压实度和价格指标,考虑含水率,获得复合固化剂最佳配比为水泥5%、粉煤灰6%、废渣50%、早强剂0.5%,该固化剂有效改善原料土的致密结构,形成骨架,构建疏水通道,稳定性良好。     

固化有机质淤泥试验研究

淤泥固化技术是淤泥资源化的一个重要方法。当采用水泥基材料对有机质淤泥固化处理时,淤泥中的有机质严重影响了淤泥固化的效果。对此,笔者进行了固化有机质淤泥的试验研究,在分析有机质对淤泥固化效果影响机理的基础上,掺加不同外加剂改善有机质淤泥的固化效果,试验结果发现,碱性剂的加入会导致有机质的溶解,削弱淤泥的固化效果,粉煤灰的加入削弱了有机质对水泥水化的阻碍作用,有效提高了固化体的强度,采用水泥一粉煤灰一硫酸钠复合固化材料大幅度提高了固化淤泥的短期强度和长期强度,粉煤灰的加入提供了大量的钙离子,其掺量越大,固化淤泥无侧限强度后期增长率越大。     

淤泥质酸性土水泥土强度试验研究

水泥搅拌桩加固有机质含量较高和呈酸性的土层时,我国规范建议采用现场试验的方法。通过深层搅拌法加固太湖应天河工程富含有机质的淤泥质酸性土地基的多组现场水泥土强度试验,分析了淤泥质酸性土中影响水泥土强度的各种因素。试验和工程实践表明,使用高标号水泥(525#)并掺入适量的外加剂可大幅提高酸性淤泥水泥土的强度, 复合地基承载力可达120 kPa以上,水泥搅拌桩可以加固淤泥质酸性土地基。     

固化粉质土应力应变特性试验研究

对固化粉质土进行了单轴和三轴应力应变试验,分析了单轴应力-应变曲线和不固结不排水三轴应力-应变曲线的特点,初步探讨了龄期、固化剂掺量及围压对曲线形状的影响。单轴应力应变试验结果表明,固化粉质土后期的强度和变形特性变化较小,随着固化剂掺量的增加,单轴应力-应变曲线形状变化明显。三轴应力应变试验结果表明,随着固化剂掺量的增加,其破坏应变和破坏偏应力均呈现正向增长的态势,曲线在高围压下呈现弱软化型,在较低围压时呈现软化型。     

固化淤泥压缩特性的试验研究

淤泥固化技术在国内已经进入到工程应用阶段,明确固化淤泥的压缩特性对于指导淤泥固化工程的设计具有重要意义。通过单因素试验方案对不同初始含水率、不同水泥添加量、不同养护龄期的固化淤泥的压缩特性进行了研究。结果发现,固化淤泥压缩特性的最大特点是存在固结屈服应力,当荷载小于固结屈服应力时固化淤泥的压缩性非常小,而固化淤泥屈服之后的压缩性是屈服前压缩性的20倍以上,并且远大于未处理淤泥的压缩特性。淤泥本身是高压缩性的土,固化处理以后变为中等压缩性和低压缩性的土体。固化淤泥的固结屈服应力随水泥量增加线性增大,龄期越长、含水率越低固结屈服应力越大。固化淤泥的这种在固结屈服应力处发生突变的压缩特性和天然沉积结构性土类似,可以用双对数压缩模式来表示固化淤泥的这种压缩特性。     

淤泥质土改性试验研究

对江苏某一级公路淤泥质土作为路基填料的物理力学性质指标与加入石灰改性的灰土和石灰粉煤灰改性的二灰土强度变化,养护过程中的强度变化以及胀缩性等方面进行了承载比、无侧限抗压强度、膨胀和收缩对比试验研究。结果表明,淤泥质土在最佳含水量条件下有较高的强度,而浸水饱和后强度衰减很多,水稳性很差;经过改性的灰土与二灰土在强度和水稳性上都有明显的提高,并且基本可以满足设计要求,同时二者强度都随龄期的增长而增大;塑性指数和粘粒含量越高的淤泥质土用石灰改性后的强度越高;当有机质含量较大时,二灰土水稳性较差,不能满足设计要求。     

基于固结-固化复合技术对温州淤泥加固的试验研究

为了对软弱淤泥土进行加固,使之满足工程建设所需的一定承载力,在试验基地采用固结-固化复合技术对淤泥进行加固研究。试验时,将一定厚度淤泥分为浅层固化加固层和深层固结加固层;浅层（≤1 m）淤泥采用固化技术进行加固,使之形成高强度硬壳层;对于深层（＞1 m）淤泥,采用真空预压技术进行加固,以提高深层淤泥的承载力并控制加固土体的后期沉降量。试验结果表明,当固化剂掺量为0.6%～5.0%时,浅层固化淤泥承载力特征值在109～330 kPa;固结-固化复合技术对土体加固效果突出,分层加固土体整体的承载力特征值在89～230 kPa;浅层淤泥经过固化处理后,土体强度较高,对地表荷载起到了明显的扩散作用,有效地减小了地表荷载在下卧层土体中产生的附加应力;多数试验单元浅层固化土的应力扩散角在19.474°～26.303°之间。