真空预压和堆载预压下软土微观结构的变化

为揭示真空预压和堆载预压加固软土地基过程中土体微观结构的变化,进一步探究软土加固机理,对温州海底吹填土进行了真空预压试验和堆载预压室内试验,采用电子显微镜研究了2种方法加固软土前后土颗粒的数量、圆形度、直径、丰度及定向性等微观参数的变化.试验结果表明:在真空预压和堆载预压加固软土的过程中土体结构不断调整重组,但加荷方式的差异引起土体结构调整方式不同;真空预压时,土体颗粒重新排列;而堆载预压时,土体颗粒破碎后排列.通过对真空及堆载预压固结过程中土体微观结构变化规律的研究,有助于了解真空预压和堆载预压加固软土的机理与效果.     

真空负压源深度对吹填土地基固结沉降的影响

为研究真空负压源深度对吹填土预压处理效果的影响,开展真空负压源分别位于深部的下位抽真空和位于表层的上位抽真空预压加固室内试验。根据固结过程中土体分层沉降量、排水量、不同深度处真空度监测结果,对不同真空负压源深度的固结土层真空度传递效率、固结沉降特点等进行分析。结果表明:当负压源位于加固土体深部时,可有效提高真空度传递效率,缩短下层土体排水路径并改变中层土体渗流方向,同时上层固结土体可保持较高真空负压;深部土体可得到有效加固且土层固结沉降将更为均匀,真空预压加固方法的有效加固深度得到较大幅度的增加并可一定程度上控制加固土体的工后沉降。     

滨海道路吹填软基增压式真空预压试验研究

为研究无砂增压式真空预压对含砂量较高的吹填土软基的加固效果,以闽南沿海某道路工程为依托开展原位试验研究,在监测检测基础上,对膜下真空度和孔隙水压力变化、地基固结沉降特点及加固前后土的物理力学性质指标进行了分析,并就土体增压时机问题进行了讨论.结果 表明无砂增压式真空预压技术对含砂量较高的吹填土地基具有十分良好的加固效果,土层负孔隙水压力的增长与膜下真空度的增长同步,土层的固结沉降滞后于负孔压和膜下真空度的增长,第60d土层固结度达到70％ ～80％,可缩短工期.注气增压效果不佳,建议对注气增压固结机理和增压时机进一步开展理论和试验研究.     

真空预压有限元计算方法研究

为进一步了解真空预压的加固机理，对真空预压时地下水位的变化情况以及边界对加固效果的影响进行了分析，并导出了考虑井阻和涂抹的双向渗流和变形的砂墙地基固结度计算公式．在有限元计算中，将殷宗泽的双屈服面模型与修正的考马拉一黄模型相结合，并改进了边界条件和初始条件的处理方法，考虑了砂井阻力的影响．工程实例表明，该分析计算方法考虑了土体的剪胀性、剪缩性和黏弹塑性，可以较好地模拟真空度在砂井和地基土中的传递规律．     

真空预压软基处理孔隙水压力与地下水位监测研究

针对真空预压理论研究的不足,通过工程实例现场测试研究,实测得到了真空作用下孔隙水压力和地下水位随时间的变化曲线,采用渗流场理论分析了真空预压的加固机理、孔隙水压力和地下水位的变化规律及两者之间的联系,得到一些有益的结论。     

真空预压地基竖向排水体内流体的压降分析

基于上升单相流与两相流压降理论,分析真空预压地基竖向排水体内流体的压降规律,再根据真空预压地基排水体中流体真空度的现场试验,得到以下结论:真空预压地基内流体的压强沿流体运动方向逐渐减小;真空预压期间只有地下水相对压强为0的压力面(零压力面)以上的流体才有真空度,零压力面以下地基土体中只存在孔隙压力下降,流体不存在真空度;孔隙压力降低与流体真空度是完全不同的两个概念;真空预压地基竖向排水体内流体的总压降主要包含重力压降和摩阻压降,重力压降是流体在竖直方向的固有压降;抽真空期间竖向排水体内零压力面的降低深度是真空预压强度的直接体现.     

匀速等量堆载的真空联合堆载预压下吹填土工程特性试验研究

针对温州滩涂围垦区吹填土处理难度大、强度低、工期长等问题,在真空-堆载联合预压下,采用5 k Pa/d匀速堆载的方式进行室内模型试验;同时设立真空预压对照组。对真空度、孔隙水压力、表层沉降进行监测并分析变化原因。通过加固后的土体含水率和十字板剪切强度对加固效果进行对比分析。试验结果表明:真空-堆载联合预压处理技术能够又快又好地加固温州吹填土。匀速堆载时真空度、孔压和土体表面沉降有明显变化;但随着时间推移而减弱。加固效果优于真空预压。     

考虑真空度衰减及涂抹区渗透系数变化的真空预压固结解析解

为更好地将理论计算应用于实际真空预压工程并指导工程实践,假设真空度线性衰减,建立真空预压软基径向固结方程,得出超孔隙水压力的计算公式及固结度。研究了涂抹区渗透系数对固结的影响,分别给出了渗透系数不变和渗透系数线性变化时地基中平均孔压和固结度的解析解,并进行了分析。分析结果表明,真空度衰减系数k1与k2、井阻比n及涂抹区半径与排水体半径的比值s越小、非扰动区与涂抹区渗透系数比α越趋近s,则真空预压效果越好。将考虑真空度线性衰减的固结度解析解和Hansbo解与嘉兴港真空预压地基处理的实测数据进行对比,发现前者与实测数据更加吻合,且考虑涂抹区渗透系数线性变化的解更符合工程实际。     

真空联合变堆载预压下竖井地基固结分析

为了得到真空联合变堆载预压下竖井地基沉降随时间的发展规律,考虑真空度沿竖井线性减小,堆载单级线性施加,还考虑了地基的径竖向渗流以及扰动区土体水平渗透系数呈抛物线变化,推导了真空联合变堆载预压下竖井地基固结度的一个解析解.并分析了地基固结性状.结果表明,荷载逐渐施加时,采用真空联合堆载预压比只采用堆载预压固结要快,真空度越大,沿深度衰减越慢,固结越快.在地基井径比和水平渗透系数与竖向渗透系数之比较小时,地基的竖向渗流对地基的固结度有较大的影响.     

真空预压影响区地下水位变化的计算

基于渗流理论,采用一维非稳定渗流模型,阐述了边界为变水头条件下的真空预压影响区地下水位变化的解析方法。利用加固区平均地下水零压线作为边界条件,推导了排水边界上降深随时间变化的一维非稳定渗流,得出影响区土体中地下水位的变化规律。通过算例,分析了影响区渗透系数以及预压区排水速率等因素对影响区地下水位的影响。结果表明,对于渗透性较低的软黏土而言,采用非稳定渗流分析是必要的,影响区渗透系数是区外地下水位变化的主要因素。预压区排水速率只影响区外渗流趋于稳定的时间,对渗流范围的影响较小。     

基于棉花秸秆排水体的吹填淤泥真空预压试验研究

采用棉花秸秆代替传统真空预压法中的塑料排水板,对吹填土进行加固,通过棉花秸秆排水体真空预压模型试验,监测试验过程的真空度、排水量、沉降量和卸载后含水率等指标,考察该技术的可行性。试验结果表明:棉花秸秆排水体直径越大、密度越小,加固效果越好。当秸秆捆直径为45 cm,密度为0.063 7 g/cm~3时,真空预压排水一段时间后,其真空度维持在90～100 kPa,累计排水量约120 L左右;稳定后的土体沉降量约30 mm。加固后土体含水率明显下降。以上结果均表明秸秆排水体能较好地加固吹填土。此外,棉花秸秆作为农作物废弃物和可降解材料,具有成本低廉、绿色环保等优势,该技术值得工程推广。     

真空预压的有效应力原理浅论

通过分析有效应力原理解释固结过程的前提条件，并结合真空预压机理的再分析，阐述了真空预压过程中固结产生的有效应力原理是加固土体作为“地基”，在抽真空所产生的“负压荷载”以及其较大渗流力所产生的“摩擦荷载”等外荷变化的共同作用下使其孔隙压力减小，有效应力增大而使土体固结的。此种解释将能为完善真空预压设计、施工和监测产生较大的影响。     

高含水率疏浚淤泥的真空固结模型试验研究

在真空预压过程中,真空度通过排水板向淤泥中传递,为了探究淤泥中真空度的传递和分布规律及其对真空固结处理效果的影响,进行相关室内模型试验的研究,试验用泥为泰州引江河17号排泥场的低液限黏土,施加的真空压力为100kPa,初始含水率为两倍液限.结果表明,淤泥中真空度沿排水板径向呈衰减趋势,在抽真空245h后,距离排水板3cm处的测点的真空度最大,达到55kPa,7cm和12cm处两个测点的真空度读数依次减小.加固后土体径向强度分布曲线具有类似规律,且径向强度分布曲线的拐点与径向真空度分布曲线的拐点相近,可以认为淤泥中真空荷载的传递与分布规律和真空预压的加固效果具有联系,试验从淤泥中径向真空荷载的传递与分布规律中探究传统真空预压技术处理高含水率疏浚泥时出现的排水板周边的"土桩"的主要成因.     

塑料排水板结合真空预压法的径向固结解析解

塑料排水板结合真空预压的软土地基加固方法是一种经济高效并被逐渐广泛应用的地基加固方法,该方法不仅可以减少堆载预压坝体的高度,还能减少土体的侧向位移.推导的塑料排水板与真空预压结合的非线性径向固结解析解可以较好地用于该种地基加固的预测和分析.求解过程认为软土在一维固结条件下孔隙比与平均有效应力、水平渗透系数成对数线性关系,而非以前认为的一维线性关系,因排水板周围土体被扰动,所以涂抹区中水平渗透系数采用抛物线分布形式,同时还考虑真空预压对固结的作用.退化提出的解析解与前人解析解进行对比验证、完成解析解与试验结果验证,证明了该解析解的正确性.最后,分析了参数κ和C_k/C_c对固结的影响,结果表明C_k/C_c值越大,固结时间越短,κ值增大,固结时间增长.     

真空预压联合电渗加固吹填土现场试验研究

为进一步推进真空预压与电渗联合加固在大规模吹填土地基推广应用,依托温州一吹填淤泥工程进行了现场真空预压联合电渗法现场对比试验,并简要介绍了此方法的施工工艺。对膜下真空度、地表沉降、孔隙水压力、电流电压变化进行了分析,着重研究加固后地基承载力增长规律。试验结果表明:真空预压联合电渗法加固效果明显,并且土体深层承载力也得到一定程度的增长。证明了导电排水板在电渗中的有效性和可行性。试验的成功将对真空预压联合电渗法在大规模吹填土地基加固中提供借鉴意义。     

真空预压在轨道列车中的应用

路基是承受有轨电车上部荷载的重要构筑物,应具有足够的强度、稳定性和耐久性,以保证列车的安全运行.真空预压排水固结法是加固软土地基有效方法之一,在加固大面积软土地基时,具有造价低、工期短、加固效果好等优点.基于南京河西江东南路真空预压现场试验,通过表层沉降、分层沉降、孔压、水位和深层水平位移监测数据来分析真空预压的加固效果.研究结果表明:在抽真空过程中,孔隙水压力逐渐减小,深层水平位移变化速率逐渐减小;随着深度的增加,土体的分层沉降量逐渐减小.抽真空70 d后,表层沉降速率维持在1 mm/d左右,表明土体固结接近完成.表层总沉降量为476 mm,与设计沉降量(450 mm)相比,误差约为6%.由此表明真空预压在短时间内可以取得很好的加固效果,为控制工后沉降奠定了良好的基础.     

真空堆载联合预压法加固软基的现场试验

结合山东日照港集装箱码头辅建区的软基处理工程,开展了现场真空-堆载联合预压试验和监测资料分析研究,并对其加固机理和加固效果进行了探讨.研究结果表明真空预压明显地加快了地基的沉降速率,加速其固结过程,同时产生向内的水平位移,从而使真空-堆载联合预压比超载预压具有更强的抗失稳能力.土体侧向位移量和位移速率与加荷方式及大小密切相关.真空预压的加固深度主要是地表以下竖向排水体范围内受荷载影响的土层.     

真空预压联合电渗法处理高含水率软土模型试验

针对海相吹填土高含水率、高压缩性、低渗透系数的特点,提出了采用真空预压联合电渗法的地基加固方法,并通过室内模型试验对该工法的加固机制进行了初步探索.试验结果表明:初期采用真空预压排水,当试验土体达到最佳临界含水率0.85后,联合电渗法可有效地加快地基排水速度;采用真空预压联合电渗法处理吹填土,土体通常会产生较大的竖向和...     

真空渗流场作用下的渗透固结

对真空预压法的机理进行研究.研究结果表明:真空预压是真空渗流场作用下的渗透固结,它从顶部抽真空,所产生的真空度在沿竖向排水通道向下传递过程中随深度递减,其作用是在沿各竖向排水通道产生无数动态完整井,并以各完整井为中心产生无数凸面向下的降落漏斗,各降落漏斗即形成真空渗流场.其中土体将以各完整井为中心产生渗透固结,并使整个土体强度得到改善.采用真空预压法有效加固的深度小于动态完整井所能达到的深度、其残余沉降量大于其竖向回弹量.     

基于改进孔压解析解对真空度衰减规律的分析

真空度是真空预压加固效果的重要保证,而目前真空负压沿深度方向的衰减规律没有统一的设计标准.基于国内真空度衰减规律研究结果通常在2~7kPa/m范围内,本文提出真空度沿深度的衰减系数,提出改进真空负压解析解,结合黄华码头和天津港国际邮轮码头两个真空预压工程实例,分析真空度衰减对超静孔隙水压力分布的影响.通过分析得到,不同的真空度衰减系数下超静孔隙水压力分布规律不同,真空度衰减系数对超静孔隙水压力计算有较大的影响,并建议当缺乏可靠的真空度衰减实测资料时情况下,真空度沿深度方向的衰减规律取值为3~5kPa/m进行设计计算.