湛江组结构性黏土中开口桩土塞效应模型试验研究

在土层中打入开口桩,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的承载能力和沉桩后的工作性状有重要影响。在湛江组结构性黏土中打入开、闭口模型桩,进行了17组现场模型桩试验。通过对实验数据分析,得到了开、闭口桩的承载力以及土塞高度的变化情况与不同桩径、桩厚之间的关系;探讨了土塞增量与桩打入深度之比（IFR）随桩长与内径之比的变化规律,线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比（IFR）与土塞高度与桩打入深度之比（PLR）的经验公式。结果表明：开口桩的承载力较同等规格的闭口桩承载力偏小,减小比例为20%-30%;土塞高度的增量随着桩径以及壁厚的增大而变大;随着管径的壁厚比越大,土塞相对高度越大;试验桩中土塞都是部分闭塞,但随着桩入土深度的继续增加,闭塞效果逐渐增强;IFR与PLR之比基本成线性关系。     

湛江组结构性黏土中开口桩土塞效应的模型试验研究

在土层中打入开口桩,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的承载能力和沉桩后的工作性状有重要影响。在湛江组结构性黏土中打入开、闭口模型桩,进行了17组现场模型桩试验。通过对实验数据分析,得到了开、闭口桩的承载力以及土塞高度的变化情况与不同桩径、壁厚之间的关系;探讨了土塞增量与桩打入深度之比(IFR)随桩长与内径之比的变化规律,线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比(IFR)与土塞高度与桩打入深度之比(PLR)的经验公式。结果表明:基于湛江组结构性黏土的现场模型试验下,开口桩的承载力较同等规格的闭口桩承载力偏小,减小比例为20%~30%;土塞高度的增量随着桩径以及壁厚的增大而变大;随着管径的壁厚比越大,土塞相对高度越大;试验桩中土塞都是部分闭塞,但随着桩入土深度的继续增加,闭塞效果逐渐增强;而通过拟合得出的IFR与PLR之比基本成线性关系。     

钻孔灌注桩单桩竖向极限承载力的确定

一、钻孔灌注桩的特点钻孔灌注桩是非挤土桩。在非基岩持力层中的钻孔灌注桩有两个特点:第一,在成孔过程中由于孔壁侧向应力解除,出现侧向松弛变形,其孔壁土的松弛效应导致土体强度削弱,桩侧阻力随之降低;第二,在成桩过程中,由于桩端土不产生挤密,且孔底留有少量沉渣及回落土,其虚土虽经混凝土浇灌时的冲击挤压,仍有一定的压缩性,而这种压缩性必然较打入桩为大。由于这两个特点,导致其垂直承载力受到地基变形的控制,其标志为沉降量。因此,如果压桩试验和确定单桩极限承载力不考虑钻孔灌注桩的特点,仍然沿用预制打入桩的那套方法,就不能客观…     

基于地基特性的双作用液压锤沉桩可打入性研究

针对锤击沉桩过程中可打入性难以判断的问题,对双作用液压锤在打桩过程中桩的可打入性判据进行研究。基于双作用液压锤的工作机理以及一维行波理论,推导锤击力方程;基于地基土的地质特性,考虑沉桩过程中桩-土相互作用,得到桩端位移与桩顶荷载迭代模型,推导出桩周阻力方程;根据沉桩机理,提出双作用液压锤锤击沉桩的可打入性判据,并利用Matlab软件对沉桩能力进行数值模拟计算,并进行现场试验。研究结果表明:试验结果与模拟结果中沉桩阻力相对误差为6%~8%,锤芯落差相对误差为4%~8%,表明本文数值模拟方法能很好地预测具体地质条件下液压锤的沉桩能力,计算精度满足工程应用,可为锤-桩-土系统的匹配提供依据。     

就地固化联合复合地基对堆载邻近桩基的影响

路桥并线路基修筑引起既有桥桩产生挠曲、侧向位移,严重时可能会造成重大坍塌事故的发生。结合工程现场试验,针对道路施工对邻近桥桩影响问题提出就地固化联合复合地基加固新方法,联合数值模型分析就地固化深度、固化土弹性模量和复合地基相关因素对邻近桩基的保护效果。研究结果表明：搅拌桩加固影响深度为1.5倍桩长左右,素混凝土桩施工会对被动桩在0.75倍桩长左右处产生最大水平位移。就地固化(2.0 m)+水泥搅拌桩法(1.8 m)可极大减小被动桩浅层水平位移,保护桥桩的安全。当固化土水泥掺量为5%～7%、水泥搅拌桩水泥掺量为12%～18%时,提高水泥掺量对减小被动桩水平位移有着明显的作用。同时,将普通褥垫层水泥搅拌桩替换为就地固化+水泥搅拌桩复合地基,桩身最大负弯矩减小近16.6%。     

一种用于激光固化快速成形的低翘曲光敏树脂的研究

针对在激光固化快速成形过程中,树脂的收缩引起零件较大变形的问题,研究制备了一种翘曲混杂型光敏树脂,这种树脂体系结合了自由基和阳离子聚合体系的优点,克服了鎓盐引发环氧阳离子开环光聚合的缺点,其固化速度接近于自由基型光固化速度,而且固化物的力学性能有所提高,用该树脂在激光固化快速成形机上实机制作零件,零件基本没有翘曲变形,这种低翘曲性树脂扩大激光固化快速成形技术在工业产品设计及开发中的应用范围,使制作精度达到了0.2%。     

碳化作用对固化污染土中铅运移特性的影响

为了研究碳化作用对固化污染土中重金属污染物的溶出机理与运移行为的影响,以铅污染土为研究对象,采用半动态淋滤试验测得污染物溶出质量浓度随淋滤时间的变化规律,计算污染物的扩散系数.结果表明:碳化作用下固化土试样浸出液中铅的溶出质量浓度增大;随淋滤液pH值的降低,铅的溶出质量浓度增大.铅累积溶出量的常用对数与淋滤时间的常用对数之间近似成斜率为0.5的线性关系;碳化试样与未碳化试样的63d铅累积溶出量的比值介于1.13～1.64之间.铅通量的常用对数与归一化平均淋滤时间的常用对数之间近似成斜率为-0.5的线性关系.水泥固化铅污染黏性土中铅的溶出是一个扩散控制的过程;水泥固化土中铅扩散系数的范围为1.4×10-18～2.6×10-14m2/s,碳化作用下固化污染土中铅的扩散系数增大.     

微生物注浆固化粉土的微观结构与作用机理

【目的】确定微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术注浆固化吹填粉土的强度效果,明确其微观控制因素与固土作用机理,为微生物固土技术应用于处理吹填粉土提供理论参考。【方法】通过不同注浆轮次微生物注浆固化吹填粉土,采用无侧限抗压试验、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞分析以及化学分析等方法,比较微生物注浆固化处理吹填粉土的强度、矿物成分、胶结CaCO₃含量、土体微观形貌和土体孔径分布等差异。【结果】 对吹填粉土先后恒压注入A₆₀₀=1.2的巴氏芽孢杆菌和0.1 mol/L的CaCl₂与尿素胶结溶液1～6轮后,其无侧限抗压强度较未处理土分别提高26.8%、33.0%、36.4%、39.6%、59.8%、61.8%,强度随注浆轮次的增加而增加; 微生物固化吹填粉土中的主要胶结物为方解石型CaCO₃,其在土体内部起到胶结土颗粒与填充孔隙两方面作用,微生物注浆固化粉土强度随CaCO₃含量增加而增加并存在敏感阈值,当固化粉土中的CaCO₃含量超过阈值时,固化效果会显著提升,不同粉土的阈值存在差异; 微生物注浆加固改变了吹填粉土的孔隙分布,直径10～300 μm的孔隙显著减少,对10 μm以下细小孔隙影响不大。【结论】采用微生物注浆方式固化吹填粉土是有效的。微生物注浆固化粉土的强度形成受其微观胶结结构与CaCO₃含量影响,吹填粉土的孔隙尺寸能够与巴氏芽孢杆菌的菌体尺寸相容,微生物注浆会显著减少吹填粉土中10 μm以上的孔隙。     

软土增强固化剂固化机理和效果的研究

针对水泥固化淤泥土强度较低且发展缓慢的问题,基于软土固化理论开发了软土增强固化剂。通过室内试验初步验证了软土增强固化剂的固化效果,得出其固化土的强度明显高于水泥土,且早期强度差异更加明显,可缩短养护时间来节约工期。通过双轴搅拌桩试验进一步得出软土增强固化剂对含水量为56.24%淤泥土有较好的固化效果,其固化土结晶体含量较高,试件破坏呈脆性,其固化土取芯强度是水泥土的1.70~2.19倍,且取芯强度低于室内试验强度,强度折减系数为0.32~0.34。为高含水量淤泥土固化研究和工程实践提供一定的参考价值。     

水泥搅拌桩在道桥工程软基处理中的应用

水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法，根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：一种称为，先在地面把水泥制成水泥浆，然后这至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强；另一种，采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用“喷浆”工艺。     

早强型材料淤泥固化试验研究

分别采用早强型固化材料(S型)和普通硅酸盐水泥(OPC)对疏浚泥进行固化处理,对比分析了两种材料固化土的无侧限抗压强度和水分转化量随龄期变化规律。室内试验结果表明:S型材料处理后固化土1 d的强度能够达到7 d强度的90%,固化土的破坏应变在1%~3%之间;达到相同的强度,S型材料用量低于OPC;固化土的破坏应变高于OPC。同时分别建立起了固化土无侧限抗压强度与结合水变化量和矿物水变化量之间的经验公式。     

高含水率疏浚淤泥固化的力学性质试验研究

基于以废治废有效利用大掺量粉煤灰治理淤泥的思路,使用水泥和生石灰作为粉煤灰的激发剂,同时使用高吸水树脂内供水进行固化土内养护,进行固化土无侧限抗压强度试验和含水率试验.水泥加高吸水树脂、水泥加粉煤灰及水泥加生石灰双掺固化试验发现,各掺量下固化土的强度随龄期的增长而增长,在水泥掺入比一定时各种固化材料存在最佳掺量;以此为基础的四种材料的正交试验得出了固化淤泥的最佳的配比组合并分析固化机制,可以为低掺量水泥处理高含水率疏浚淤泥的实际工程提供参考.含水率试验得出粉煤灰和生石灰能快速降低固化土的含水率,高吸水树脂能够延缓固化土含水率的降低,能够通过内供水的方式保证水化反应环境,继而促使水化反应更大程度地进行.     

有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备及性能研究

用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对钠基蒙脱土进行有机改性,制得有机蒙脱土,采用水溶液聚合法将有机蒙脱土与衣康酸(IA)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)共聚制备了有机蒙脱土复合型高吸水性树脂,研究了该树脂的吸液性能和热稳定性能.结果表明:当有机蒙脱土质量占聚合单体总质量3%时,复合型高吸水性树脂的吸水性、耐盐性和热稳定性得到了提高,在pH7～10范围吸水能力最强.     

基于薄层单元法的单桩挤土效应数值模拟

通常预制桩施工会产生挤土效应, 这会对周围环境产生不利影响. 根据某桩基工程施工的实际情况, 利用大型有限元分析软件Abaqus, 通过在桩土间增加薄层单元的方法对单桩施工的挤土效应进行了数值模拟. 薄层单元的厚度取0.08 m, 其力学性质参数介于桩和土之间. 模拟时, 薄层单元近土侧与土中节点进行位移耦合, 而近桩侧则采用摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)定律来反映桩体和单元之间的接触关系. 通过数值模拟, 探讨了外部荷载作用下抗压桩的变化特点, 得到了桩顶的荷载与桩入土深度的关系曲线, 分析了打入桩施工的有效影响距离和有效影响深度, 对比研究了有限元数值模拟结果与圆孔扩张理论的解析计算结果. 数值模拟结果表明, 单桩施工的水平向有效影响范围大约为5 倍桩径, 竖直向约为2 倍桩长. 数值模拟结果和解析计算结果比较接近. 使用薄层单元法进行打桩挤土效应数值模拟, 符合桩基工程施工的实际情况, 反映了桩土接触面的变形机理与受力状态. 这对桩基工程设计和施工具有一定的参考价值.     

改性脲醛树脂堵剂的制备研究

研制了一种改性脲醛树脂堵剂 .以聚丙烯酰胺为改性剂加入尿素、甲醛的反应体系中 ,经加成、缩合及缩聚反应生成具有一定弹性的脲醛树脂 .该树酯的制备反应受组分质量分数、反应温度、反应体系 p H值等的影响 ,在 2 5～ 80℃的条件下 ,反应时间为 1 .5～ 1 3.0 h,生成的改性脲醛树脂不溶于水 ,在盐水溶液中具有良好的稳定性 ,在碱性水溶液中易于解溶 .反应配制液黏度低 ,可注入油水井不均质储层的大孔道及高渗透带 ,在储层温度下生成树脂而起到调剖或封堵作用     

DX挤扩灌注桩技术在铁路桥梁工程中的应用

DX桩是近年来新兴的一种变截面新桩型。是在钻孔灌注桩的基础上,使用专用挤扩设备在桩底和桩身挤扩成为支盘状,然后浇灌混凝土后形成的桩身、分承力盘和桩根共同承载的桩型。DX桩可较大幅度提高单桩承载力。试验表明单桩承载力比同等条件下的直孔灌注桩提高80 %以上。DX桩可在粘性土、粉土、砂土层、强风化岩、残积土中挤扩承力盘,也可在卵砾石层的上层面挤扩成盘,更适宜在粘性土、粉土或砂土交互分层的地基中使用。DX桩的桩身直径可为400～2 000 mm,桩长可达60多米。是一种值得推广应用的新桩型,已在高层建筑、公路桥     

静压桩沉桩及已打入桩遮拦效应的数值模拟

采用三维有限差分软件 FLAC3D 建立了数值模型, 对比了圆孔扩张理论的解析解与数值解, 并在此基础上建立了桩实体单元基于位移贯入法模拟桩-土间摩擦作用, 且与相关文献中施加节点力模拟摩擦效应的方法进行了对比, 二者的计算结果较吻合. 基于此数值模拟方法 对静压桩单桩、双桩的沉桩过程进行计算分析, 并就已打入桩体对沉桩过程中土体位移的影响 进行研究, 得到以下结论: 模拟桩-土问摩擦效应的两种方法中, 位移贯入法计算所得土体水平位移在地表处较大, 这是因为桩体以固定速度向下运动时, 为阻止圆孔缩径而约束了其径向位移, 消除了摩擦效应对土体水平作用的影响. 沉桩结束后, 在大于地表下1/4 桩长深度范围内 的土体水平位移较大, 是主要的变形区域. 上部土体沉降较大, 而下部土体沉降较小, 其中距地 表下1/8 桩长至 1/4 桩长处沉降最大, 说明已打入桩的存在改变了土体水平位移的大小, 更使得土体水平位移随深度的变化趋于线性. 待打入桩的沉桩过程使得已打入桩身产生一定的倾斜. 由于沉桩扩孔的影响, 受到水平挤压的桩前土体在已打入桩的阻隔下沿着桩身向上隆起, 表明已打入桩的存在改变了土体位移的分布模式, 最终达到了减小水平位移的目的.      

劲芯水泥土桩复合地基承载路堤失稳破坏模型试验

劲芯水泥土桩可有效提高软土地基承载力,减小地基沉降和提高边坡稳定性。目前对于劲芯水泥土桩的研究主要集中在其承受竖向荷载条件下的工程特性上,对于路堤荷载下桩体失稳破坏模式与计算方法的认识尚不全面。开展1g重力场模型试验,对比研究了路堤荷载下天然地基、水泥土桩复合地基、劲芯水泥土桩复合地基路基变形、桩土应力、桩体应变、桩体破坏形态及路堤失稳模式,并评价了现有刚性桩复合地基稳定性计算方法对于劲芯水泥土桩复合地基承载路堤稳定性分析的适用性。结果表明：相较于水泥土桩,劲芯水泥土桩能有效约束地基土变形,路面沉降约为水泥土桩复合地基的61%～71%,坡外隆起约为12%～46%,进而显著提高路堤的稳定性。在路堤荷载下,劲芯水泥土桩表现出渐进式失稳破坏特征,桩体可发生纯压破坏、压弯破坏和弯曲破坏,且与桩体刚度和相对于路堤位置有关,桩体断裂位置与滑动面位置并未重合。等效抗剪强度法对于劲芯水泥土桩承载路堤稳定性分析具有一定的适用性和应用价值。     

带锥形桩帽复合地基桩土应力比计算及其数值模拟

针对锥形桩帽桩的几何特点、桩-土差异变形以及路堤填土内的土拱效应,考虑桩顶刺入路堤、桩端刺入下卧层,推导了路堤荷载下带锥形桩帽复合地基的桩土应力比计算公式.同时运用有限差分软件(FLAC3D)建立了数值模型试验,试验结果表明:随着锥形桩帽的锥角从5.7°增大到14°,桩土应力比的数值模拟值从3.06减小到2.08,公式计算值从3.13减小到2.19,桩土应力比的理论值与数值计算结果吻合良好,相对误差在2.01%～6.44%范围内,从而验证了文中方法的合理性.同时对比了等截面桩、常规带帽桩和锥形桩帽桩对路堤沉降的影响,桩顶截面尺寸相同时,带锥形桩帽复合地基的沉降值较小.     

胶结液浓度对微生物固化花岗岩残积土强度特性的影响规律

在分析花岗岩残积土物理特性的基础上,选用巴氏芽孢杆菌菌液和不同浓度的氯化钙与尿素的混合胶结液,利用设计的室内试验装置对花岗岩残积土开展不同灌注次数的微生物固化试验,并对不同工况的固化试样进行无侧限抗压强度（UCS）试验、碳酸钙生成率测试和崩解试验,同时开展X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等微观结构分析,以此探讨胶结液浓度和灌注次数对固化后花岗岩残积土强度特性的影响规律. 结果表明：试验参数范围内,灌注次数相同时,胶结液浓度为1.0 mol/L时,试样的固化效果最好;胶结液浓度相同时,灌注次数越多,试样的固化效果越好;固化试样的崩解性大大降低,崩解系数均小于30%;微生物固化生成的方解石晶体呈现明显的簇状,填充、胶结在土颗粒之间,与砂土的微生物固化特性具有一定差异性,但两者的固化过程与机理具有相似性.