考虑无井阻和土体非线性的真空-堆载联合预压复合地基固结分析

针对真空-堆载联合预压复合地基固结问题,考虑土体的非线性,通过引入对数模型,给出真空-堆载联合预压复合地基非线性固结问题的解析解。运用算例分析讨论了复合地基固结性状的变化规律。结果表明,真空-堆载联合预压复合地基非线性固结问题可看作是真空荷载和堆载两者叠加的效果,其按应力定义的固结度与按变形定义的固结度不同;按应力定义的固结度,当土体压缩指数与渗透指数之比小于1时,增大真空荷载值或堆载值,固结加快,当其大于1时,情况则相反;土体压缩指数与渗透指数之比、井径比、涂抹区大小越大,桩土模量比越小,固结越慢;在时间因子较小时,扰动区土体超静孔压增长速度明显大于未扰动区;距离桩体越远,超静孔压消散越慢。     

吹填土真空固结变形特性的室内试验

为了研究吹填土在真空预压作用下的固结特性和应力应变关系,设计了室内试验装置.在该装置中,吹填土作为一个土单元进行真空固结,通过测量该吹填土体单元在分级真空荷载作用下的体应变和轴向应变过程来研究吹填土的固结变形特性.试验结果表明,吹填土在真空荷载作用下的固结为等向固结,土体的变形各向同性.各级真空荷载作用下,土体的体应变和轴向应变与真空压力之间呈双曲线关系,孔隙比和真空压力的对数之间呈线性关系,且与初始含水率无关.分级荷载下固结时间和变形量表明,超软土在初始阶段的固结在整个固结过程中占据主导作用.试验结果可用于建立吹填软土在真空荷载作用下的应力应变关系和预测真空加固吹填土的固结沉降值.     

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。     

分级加载真空预压加固吹填流泥试验研究

在分析高黏粒含量吹填土地基经常规真空预压处理后加固效果差、土体强度增长有限原因的基础上,进行分级加载真空预压和常规真空预压现场大型模型试验,探讨分级加载真空预压对流泥固结、变形的影响及其优势。结果表明:吹填流泥处于泥水混合物状态,具有明显的流动性;分级加载真空预压采用初始较小真空荷载且持续较长时间,有利于减缓排水板周围土体过早积聚、固结,给距离排水板较远处土体充分的排水固结时间,有利于改善整个土体的加固效果,且耗电量仅为常规真空预压的60.8%,具有较高的实际应用价值及经济效益。     

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.     

真空预压联合电渗法加固软基的固结方程

在Terzaghi固结理论和Esring电渗固结理论的基础上推导真空预压联合电渗法加固软基的二维固结方程,给出了真空预压联合电渗加固过程中超静孔隙水压力的解析解.通过算例,分析了真空预压联合电渗引起的土体超静孔隙水压力随时间的发展以及在电极间的分布规律.进行了真空预压联合电渗的模型试验,试验后实测土体含水率与通过超静孔...     

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.     

基于双对数压缩模型的真空预压非线性固结解

考虑真空荷载实际边界条件,引入对土体压缩曲线线性化的双对数坐标,建立了真空预压砂井地基非线性固结近似解答;利用模型试验结果验证了解答的可靠性,并分析了真空度衰减和土性参数对固结性状的影响.研究结果表明,考虑了真空荷载衰减及双对数坐标的解答计算得到的土体沉降、超静孔压与实测值最为接近.对于超固结土而言,基于变形计算的固结度随着压缩指数与渗透指数比值的增大而减小,随着真空荷载衰减系数的减小而减小;当压缩指数与渗透指数比值大于1时,正常固结状态中基于孔压计算的固结度随真空荷载衰减系数的减小而增大.随着压缩指数与回弹指数比值的增大,地基超静孔压消散速率也随之增加,沉降速率在超固结状态时随之减缓,在正常固结状态时则随之加快,土体由超固结状态进入正常固结状态的时间随之变长.     

欠固结竖井地基的大应变固结分析

基于分段线性法,对真空-堆载联合预压下竖井地基大变形非线性固结(VRCS1)模型进行简单拓展,使其能用于欠固结竖井地基的大应变固结分析.通过工程案例和数值法对比,验证了拓展方法的正确性,并通过竖井地基自重固结与加载固结的对比,表明两种类型荷载产生不同的固结过程,忽略竖井地基的欠固结会导致固结分析误差.使用VRCS1拓展模型对影响欠固结竖井地基固结的土颗粒相对密度、土体初始高度和初始孔隙比进行分析,结果表明:欠固结土的土颗粒相对密度越大,最终沉降越大,但等应力条件使整体固结沉降速率越慢;欠固结土体初始高度越大,最终沉降越大,但整体固结度发展速率越慢;土体初始孔隙比越大,最终沉降越大,固结速率也越快.     

真空预压机理模拟装置及典型示范结果

为了解释广泛应用于软土地基加固的真空预压技术的加固机理中关于影响深度这一困惑工程界多年的疑难问题，研制了一套真空预压机理的演示模型装置，通过该装置可以直观演示真空预压过程中孔隙水与地基土骨架应力的相互转换和传递过程，可以解释和解决真空预压的影响深度问题，实验结果和相关分析可以有力地证明真空预压的有效加固深度大于10m．     

真空预压与电渗固结联合加固技术的理论模型

真空预压和电渗固结是2种有效的软基加固技术,地基处理中阴极和阳极一般成梅花形布置,因此可以简化为轴对称问题进行研究。该文建立了真空预压-电渗固结问题的轴对称概化模型,研究地基加固过程中地基内超静孔压发展和地表沉降过程。在等应变假设的条件下,推导了轴对称一维模型的解析解。同时发展有限元计算软件,对软基加固过程进行数值模拟分析。真空预压、电渗固结和真空预压-电渗固结联合3种方法地基处理过程中的超静孔压发展情况的对比分析表明:真空预压-电渗固结联合时模型中负超静孔压最大,达到-90kPa,所产生的差异沉降最小,为0.01cm。因此,真空预压与电渗固结联合作用时地基中将形成更大的负超静孔压,达到更好的预压效果,同时有效地减小地表的差异沉降。     

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.     

不同固结度真空预压联合堆载加固吹填土室内试验研究

针对滩涂围垦区吹填土处理困难,真空预压处理后无法满足强度和标高要求,传统真空联合堆载处理工期长,效果不尽如人意的问题,通过对五种不同固结度下堆载的联合加固法进行室内模型试验研究,探究堆载时土体固结度对真空联合堆载预压处理效果的影响。通过对试验过程中的数据分析和试验结果检测表明,在土体固结度为27.8%的时候堆载,处理时的出水速率快、出水量大、表层沉降明显,处理后的土体固结度达97.3%,十字板抗剪强度大、含水率低、处理效果较优,说明在固结度较低时堆载,提高了堆载荷载的利用率,改善了处理效果。     

孔隙比变量一维固结方程解析理论

经典Terzaghi固结理论假定固结沉降与超孔压消散间满足线性耦合关系,通过计算土体应力固结度与土体最终沉降量预测沉降发展过程。由于土体固结沉降与超孔压消散间存在不同步耦合效应,沉降发展快于超孔压消散,应用应力固结度预测土体沉降发展误差较大。以孔隙比变量作为固结方程控制变量,根据孔隙比边界条件求解土体固结沉降过程可以有效避开超孔压消散与土体沉降间的滞后耦合效应。以土体连续方程、达西定律、有效应力原理为基础推导孔隙比变量固结方程及边界条件,研究边界条件、土体自重、初始孔隙比分布、非瞬时加载等对土体固结过程与最终效果的影响,比较应力与应变固结度间差异。研究表明初始条件、土体自重等对孔隙比变量解答有较大影响,引起5%左右误差。     

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.     

直排式真空预压法下竖井地基的非线性固结解析解

针对现有直排式真空预压法固结解未同时考虑土体非线性和逐渐加载这2个因素的不足,基于竖井内的真空负压沿深度方向呈线性分布的假设,同时考虑堆载引起的附加应力随时间的变化,采用非线性渗透和压缩模型,推导直排式真空预压法下竖井地基固结的通用解。在通用解的基础上,针对瞬间加载、线性加载和多级线性加载这3种特殊加载模式给出详解。研究结果表明:土体的渗透指数与压缩指数之比(c_c/c_k)、最终有效应力与初始有效应力之比以及堆载随时间的变化会对直排式真空预压法下的竖井地基固结度产生较大影响;当c_c/c_k1.0时,最终有效应力与初始有效应力之比越大,固结速率越快;当c_c/c_k1.0时,最终有效应力与初始有效应力之比越大,固结速率越慢;线性加载和分级线性加载可有效降低土体中的最大超静孔压;土体中的最终超静孔压为负压,在数值上与竖井内的真空负压相等。     

真空预压加固效果的室内试验研究

根据室内模型试验,通过固结度系数、有效应力增长系数、超孔隙压力系数比定量分析了真空预压加固效果.结果表明,上层土体的加固效果明显好于下卧层土体,表层土体的固结度系数为下卧层的两倍,表层的A0/A值最小,其变化量也随着深度的增加而减小;在120 h内土体的有效应力增长系数变化迅速,150 h之后基本保持不变,试验结果与工程实际基本吻合.     

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—堆载联合预压加固高速公路软基工程实例

介绍了真空－堆载联合预压加固高速公路软基的特点,用有效应力原理解释了真空预压和堆载预压和加固原理,以某高速公路软基加固为工程背景,根据现场观测资料,进一步分析了软基处理的问题效果,并得到一些有益的结论。     

反复循环荷载下考虑上覆土体压力软土次固结变形试验研究

采用不同原状软土,取循环荷载卸载时试样最小应力为原状软土上覆土体压力,进行反复循环荷载下的一维固结试验,研究软土的次固结变形特性。研究结果表明:在荷载循环过程中,初始最大预压荷载越大,软土次固结系数C_a越小;次固结系数随循环次数增大减小明显,当循环次数达20次以上时,减小逐步变缓;循环荷载越大,软土的次固结系数越大且减小越迅速。经35次循环荷载后,再加载时次固结系数C_a随再加荷载p_1增大而增大,且C_a与lgp_1呈线性关系;最大预压荷载越大、维持时间越长,再加载时次固结系数C_a越小。