循环荷载下天津软黏土不排水强度弱化模型研究及应用

波浪等循环荷载作用下,饱和软黏土产生超孔隙水压力,土体强度弱化,导致地基承载力和防波堤等近海结构稳定性降低.基于土体强度弱化的原理,建立一种表示土体不排水强度在不同动应力水平下随循环荷载作用次数变化的强度弱化模型.模型通过建立软黏土不排水强度与孔隙水压力增长规律的关系,表示出软黏土不排水强度弱化的具体过程.在有限元软件ABAQUS上进行二次开发,对天津港防波堤地基软黏土的动、静三轴试验进行数值模拟运算,并与试验数据对比.结果表明,文中建立的强度弱化模型简单准确,能够较好地表示土体不排水强度弱化过程.将模型应用到波浪荷载作用下部分回填换砂处理的软土地基上沉箱结构进行沉降变形分析,并与未考虑土体强度弱化的静力、拟静力有限元分析结果进行对比,研究了强度弱化对结构沉降变形的影响.     

强夯—塑料板排水法在粉土和粉质粘土地基加固中的试验研究

针对黄河中下游粉土、粉质粘土成层地基,通过插设塑料排水板和不插排水板条件下强夯对比试验研究,证实了插设塑料排水板可以有效的降低强夯时超静孔隙水压力峰值,加快其消散,缩短强夯施工工期;提高强夯夯沉,减少振动对土体的扰动,缩短触变恢复时间,因而人工塑料排水板在强夯处理此类地基中是十分有效的。     

堆载预压处理滨海软基三维数值分析

塑料排水板在处理软土地基中已广泛应用.针对塑料排水板地基目前主要分析方法是将其转化为平面应变有限元,然而计算的孔隙水压力和水平位移结果不理想.基于ABAQUS排水板单元建立较大规模的三维有限元模型,结合某塑料排水板堆载预压处理软基工实例模拟分析.计算所得的软基的沉降曲线、孔压曲线与现场测量值比较吻合,证实了模型中三维排水板单元的可靠性.通过改变施加填土的时间以及堆载预压的时间,对比观察软土地基超孔隙水压力和地表沉降的变化规律,确定最佳的施工方案.为以后堆载预压处理软土地基的设计与施工提供指导和参考.     

软土灰砂桩加固后加载引起的超静孔隙水压力

研究了湖相沉积软土在灰砂桩加固后随着上部结构的分级加载及后期地基中超静孔隙水压力的变化情况。以银川地区广泛分布的湖相沉积软土的地质条件为背景,利用灰砂桩加固软土地基,其原理是基于生石灰吸水膨胀发热吸收土中的水来对桩周土起挤密作用。模拟中使用了改进的Mohr-Coulomb强度准则,计算了软土灰砂桩加固后随着上部结构施工过程及施工完成后超孔隙水压力的增长与消散过程。计算显示超静孔隙水压力变化引起基础中的有效应力能够承受上部荷载,说明湖相沉积软土采用灰砂桩加固在实践和理论上是可行的。     

软黏土静力剪切破坏过程中小应变剪切模量变化研究

在软土地基上兴建大型建筑工程,软黏土在长期静荷载作用下土体结构的演变破坏是工程结构设计和地基稳定性分析必须考虑的问题.本文以温州软黏土为试验材料,利用动三轴联合弯曲元系统对饱和软黏土在静力剪切状态下小应变剪切模量的变化进行了研究.对比分析了弯曲元测得的数据与共振柱数据间的异同、软黏土试样的抗剪切强度、应力-应变关系及有效应力路径的变化等.结果表明,小应变剪切模量与有效应力存在一定关系,当有效应力降低到一定程度后小应变剪切模量会出现突降,且有一个明显的拐点,此时土体结构完全破坏,说明小应变剪切模量可以用来表征土体结构变化,该拐点可作为判断土体结构破坏的标准.     

碎石桩挤密施工扰动效应的现场试验研究

碎石桩是一种常用的地基处理方式,其振动挤密施工会对桩周土产生一定程度的扰动效应,但现有关于碎石桩振动扰动效应的研究较少.通过埋设孔隙水压力计、土压力盒、测斜管,并结合静力触探试验,研究了碎石桩施工过程中桩周土中的孔隙水压力、土压力、深层水平位移和强度变化规律.研究结果表明:碎石桩施工时会在桩周土中产生较大的孔隙水压力和深层水平位移,随着孔隙水压力的消散,桩周土中的附加有效应力增加,土体的强度得到一定程度的改善.     

小议塑料排水板在处理软土地基中的施工应用

软土从广义上说,就是强度低、压缩性高的软弱土层。可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。软土地基加固的方法很多,比如可采用塑料排水板。塑料排水板是带有孔道的板状物体,插入土中形成竖向排水通道。因其施工简单,快捷,目前国内广泛应用,效果亦佳。其余还有换填土、砂井、生石灰桩、粉喷桩、旋喷桩、挤实砂桩等加固施工方法。塑料排水板处理软地基,是用塑料排水板将地基中的水排除,以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降,达到提高强度的目的。这种方法的优点是:排水板是工厂生产的,质量容易控制,成…     

浅谈塑料排水板处理软土地基的施工技术

竖向塑料排水板处理软地基，是用塑料排水板将地基中的水排除，以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降，达到提高强度的目的。 这种方法的优点是：排水板是工厂生产的，质量容易控制，成本较低；在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况；断面小，对地基扰动小；打设机械轻，可用于较软的基地。     

低路堤软土地基在交通荷载作用下的动力特性试验研究

设计并制作了低路堤软黏土地基模型。测试了软黏土地基在交通荷载不同强度、不同频率下的动土压力和孔隙水压力;以及土压力和孔隙水压力随深度的变化。获得了低路堤软粘土地基在交通荷载作用下的动力特性发展规律。研究表明:在交通荷载循环作用下,无论荷载强度、荷载频率的大小,软黏土地基的土压力和孔压都是随着埋深的增加而呈衰减趋势。随着荷载频率的增加,土压和孔压的波动变化明显加剧,但压力值并不是随着荷载频率的增加而简单的增长或减小;随着荷载强度的加大,某一深度处土压力受到的最值变化不是很明显,而孔隙水压力却显著的发生了变化。     

如何应用塑料排水板处理软土地基的方法

应用塑料排水板来处理软土地基,是以塑料排水板将地基中的水排除,以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降,达到提高强度的目的。因其施工简单,快捷,目前国内广泛应用,效果亦佳。     

附加应力沿深度变化的砂井地基固结分析

基于等应变固结的假设,考虑附加应力沿地基深度的变化以及涂抹效应和井阻的影响,导出砂井地基固结偏微分方程,求得孔隙水压力和平均固结度的解析解.在随时间变化的预压荷载作用下,对把初始孔隙水压力和附加应力简化为沿深度梯形分布的固结性状进行比较.结果表明,对于深厚砂井地基,附加应力和初始孔隙水压力分布对固结过程具有明显影响,若按均匀分布计算,所得的平均固结度偏小.     

海相结构性软土扰动排水试验分析

因天然沉积海相土在扰动下结构性被破坏,土体甚至会变成流态,更易排水,现针对高灵敏度天然沉积海相土“先扰动后排水”的排水固结改进方法,为实现该技术的有效性,通过塑料排水板联合真空预压的模型试验,对比研究了原状土和扰动土采用真空预压处理时固结时间、表层沉降及处理后土体含水率与强度、灵敏度的差别,并对比了原状样和扰动样分别抽真空后的微观结构。试验结果表明,对于天然沉积海相土的原位状态强度较高但土体结构不稳定的特点,采用快速扰动法预先破坏土体结构,可以消除高灵敏度引起的土体结构不稳定问题,在扰动后进行预压处理后,扰动相对于原状含水率降低31%左右,沉降量扰动相对原状提高1倍,排水量也增加了4倍左右,屈服应力和土体灵敏度降低,排水加固效果明显。     

塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桥梁桩基的影响研究

对某软土地基的塑料排水板堆载预压进行了桩基沉降和地基土孔隙水压力监测,使用ABAQUS有限元分析软件建立了三维有限元分析模型,现场实测数据结合有限元模型分析结果,系统研究了塑料排水板堆载预压处理软土地基对临近桩基的影响,研究结果表明:堆载预压初期孔隙水压力急剧增加,前期孔隙水压力消散较快,后期逐渐减小;临近桩基的变形主要以水平变形为主,竖向位移较小,随着孔隙水压力的消散,桩身水平位移随时间逐渐减小;堆载预压对临近桩基的不利影响主要发生在堆载预压初期,该阶段桩侧被动土压力和桩身弯矩均最大,且都位于桩顶处,随着孔隙水压力的消散,桩侧被动土压力和桩身弯矩都随时间逐渐减小;桩身最大水平位移和最大弯矩都随堆载预压距离的增加而急剧减小,因此在桩基附近进行塑料排水板堆载预压处理软土地基时,应保持合适的堆载预压距离.     

路堤荷载下DJM-PVD复合地基固结特性数值分析

以淮盐高速公路现场试验段为原型,采用数值分析方法分析了路堤荷载下DJM-PVD复合地基的固结机理和桩土应力分配特性.数值计算中采用单元体模型来代表复合地基.数值分析结果表明:路堤荷载下,DJM-PVD复合地基上部中桩间土沉降大于桩体沉降,桩端附近桩体沉降大于桩间土沉降,存在桩土差异沉降,桩土差异沉降使得桩间土承担荷载和桩体承担荷载相互转移;复合地基的桩体应力集中、桩体应力比等与均桩土差异沉降的发展密切相关;DJM-PVD复合地基的固结机理主要包括3部分:排水板的排水效应、粉喷桩的应力集中效应以及桩土间荷载转移形成的孔压梯度,三者均能加速地基的固结,减少工后沉降.     

交通荷载作用下低路堤动力特性试验研究

结合连盐高速低路堤,对路堤进行了动应力、振动响应等现场测试,分析了路基中附加动应力及振动位移的变化规律.并且通过应力控制的室内动三轴试验,采用一定的动应力频率、不同的循环应力比来模拟交通荷载,研究了在循环荷载作用下,连盐高速公路饱和软粘土的轴向累计应变、孔隙水压力和轴向周期应变软化的变化规律.实验结果表明:路堤中动应力和振动位移随行车速度和车重的增加而增加,随深度的增加而降低,有效影响深度达2.5 m;原状土的临界循环应力比远大于重塑土,承受循环应力能力高于重塑土.因此,要加强浅层路基强度,同时要减少对底部下卧层软粘土的扰动.其结果可为在软土地基上设计和施工低路堤高速公路提供有益的参考.     

考虑坑外渗流自由面变化的基坑工程性状分析

通过对基坑工程进行考虑孔压消散与变形耦合效应的有限元分析,得到了坑外渗流自由面随时间的变化规律,并研究了坑外渗流自由面变化对基坑内外超静孔压、土水势以及基坑变形的影响.研究表明,考虑坑外渗流自由面变化时,坑内外的超静孔压和土水势都减小;坑外渗流自由面的变化使得坑外水压力减小,有效应力增加,并引起坑内外的水头差降低,因而使得支护墙的水平位移和坑底的隆起变形减小,坑后的地表沉降增加.     

大型建筑垃圾堆填工程的现场试验分析

为了研究建筑垃圾的工程性质以及该种材料在荷载作用下的变形特性，探讨利用建筑垃圾作为地基处理方法的适用性，对建筑垃圾堆填工程进行了现场载荷试验和堆填过程中土压力、沉降、孔隙水压力等监测，探讨了大面积堆填工程的地基变形、孔隙水压力以及土压力等的变化发展规律以及稳定性控制标准．研究结果表明，建筑垃圾是一种散粒状结构体，在荷载作用下与一般土体相比，表现出小变形特性和时效性．利用建筑垃圾本身的工程特性进行地基处理，按提出的沉降、侧向位移控制标准，同时严格控制堆填速率，是进行软土地基大面积堆填工程的有效措施．     

静压沉桩后黏土中超孔压时空分布规律研究

为了解层状黏土在沉桩后桩周及桩端的超孔压对沉桩挤土效应的影响,采用现场原位试验和数值模拟方法,分析了桩土界面处超孔压的时空分布特征和上覆竖向有效应力随时间的变化规律,并在水力压裂理论和孔穴扩张理论的基础上引入修正剑桥模型,推导了桩周土体固结过程中桩土界面处上覆竖向有效应力和超孔压的修正计算公式。结果表明:从时间上看,在桩顶的外荷载作用下,超孔压随时间消散的同时,上覆竖向有效应力逐渐增大；成桩后30.d超孔压基本消散完毕,上覆竖向有效应力不再增长,地基土处于休止期。从空间上看,超孔压随桩埋深的增大而增大,在渗透性差的黏土层增长较快；不同荷载条件下,距桩心的水平距离和桩端的竖向距离越小,超孔压越大；靠近桩端和桩心的超孔压最大值与桩顶荷载大小呈负相关关系。     

饱和软黏土中沉桩以及随后固结过程的数值模拟

考虑土体的K0沉积过程,利用Flac2D软件对沉桩以及随后的固结过程进行了模拟.模拟过程前,首先对沉桩前不同应力历史土体中的原位有效应力和剪切模量的取值方法进行了分析.通过数值模拟,得到了不同应力历史土体中沉桩后孔隙水压力分布、有效应力场,以及孔压完全消散时的桩侧有效应力场.分析了不同应力历史、不同初始含水量、不同剪切模量对固结完成后桩侧土体不排水抗剪强度提高幅度的影响,探讨了土体结构性对沉桩后桩侧土体的孔隙水压力以及固结完成时桩侧土体径向有效应力、不排水抗剪强度的影响.传统圆孔扩张理论将沉桩过程看作是一个平面应变问题,忽略了问题的三维本质,本文根据应力路径的相似性给出了考虑空间性的办法.     

顶管施工模型试验系统研发与应用

针对顶管施工产生的施工扰动问题和现有模型试验设备的不足,研发对管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率能进行精确控制的室内顶管模型试验系统,并以海口给排水管网改扩建工程为背景,通过管线预埋的方式研究近间距顶管顶进对既有管道和地表竖向变形的影响.研究结果表明:研发的室内模型试验系统可以精确控制管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率,试验系统得到的数据正确可靠;顶管顶进时会对既有管道产生附加应力,但附加应力远小于围岩应力,实际现场中无需考虑附加应力对管片承载的影响;现场顶进施工需对机头的切削速率和顶进速率进行协同调控,且严格控制出土速率,从而实现对地表竖向变形的有效控制.可为今后现场平行顶管施工提供有效指导.