固结系数随时间变化的反分析研究

软土地基存在稳定性差和变形大等问题,为了控制工后沉降,需要对地基沉降进行合理的预测。反分析法是依靠工程现场获取的位移测量信息反演确定各未知参数的理论和方法。在太沙基固结理论的基础上,建立的一维匀加载固结反分析模型中,固结系数是反分析中唯一需要确定的参数。相较于室内试验得出的固结系数,反分析计算固结系数接近于实际情况。通过沉降曲线的比对,得到反分析试验数据的合理性以及与实际值的误差。由于渗透系数是随着孔隙比的减小而减小的,渗透系数的改变直接影响到固结系数的值,对室内固结试验结果进行分阶段反分析,得出固结系数随固结时间增加的变化规律。     

高速公路地基沉降反演分析

基于竖向排水体饱和土地基固结理论解答,提出了考虑地基排水井加固区下卧层修正的路堤沉降数据反演地基固结特性的计算方法.比较了室内实验数据与对应现场反演计算参数,得出了反演分析固结系数相对高出室内固结试验成果1～2个数量级.运用这一成果,预测路堤中线下地基固结沉降历时曲线与实测沉降曲线很好吻合.因此,反演计算分析得到的海相沉积土的固结系数相对室内固结试验数据更加合理.     

砂井地基固结过程的监测与分析

采用沉降板、分层沉降仪、孔隙水压力计等仪器,对路基分层填筑过程中砂井地基的固结规律进行监测,保证了路基的安全填筑.将非线性弹性本构关系引入Biot固结理论有限元程序,把砂井地基等效为砂墙,采用中点增量法研究施工过程中地基沉降与孔隙水压力消散的规律,其计算参数由室内三轴试验确定.研究结果表明:采用非线性弹性模型计算的孔隙水压力峰值和沉降量均大于弹性模型计算值,能模拟在分级加载过程中砂井地基的沉降和孔隙水压力消散的规律;泊松比对非线性模型的孔压变化趋势影响不大,但沉降量随泊松比的增大而减小;只有当渗透系数发生数量级改变时,才引起孔压的明显变化.     

刚性基础软土地基的真空预压处理

以南方某污水处理厂现场监测资料为依据，分别采用双曲线法、指数曲线法、Asaoka法推算地基的最终沉降量、分析真空预压的加固效果。通过Terzaghi固结理论反算地基水平平均固结系数，计算值较室内试验值更符合实际，弥补了室内试验的不足。虽然真空预压法在刚性基础软土地基中的加固效果较好，拓宽了其应用领域，但是仍然存在着一定的工后残余沉降量，应在结构设计中预以考虑。     

黏土固结过程中结合水对粘滞系数影响研究

渗透系数作为土的基本力学指标参数,是孔隙比和粘滞系数的函数,为了研究黏土中结合水对粘滞系数的影响,开展固结试验得到各级压力下的渗透系数与粘滞系数,并由高速离心机分离试验定量测得结合水量。结果表明固结压力增大,孔隙比减小,渗透系数随之减小,由渗透系数计算公式反算出动力粘滞系数,随固结压力增大而线性增大。压力较小时,结合水量变化较小;自由水减少到一定程度变为结合水排出为主。结合水排出会导致结合水膜厚度变薄,粘滞系数随结合水膜厚度减小而线性增大。所以,对于结合水含量较高的黏土,固结压缩过程中存在结合水排出现象,计算渗透系数时需考虑结合水膜变薄导致粘滞系数增大进而对渗透系数产生的影响。     

黏土固结过程中结合水对黏滞系数影响研究

渗透系数作为土的基本力学指标参数是孔隙比和黏滞系数的函数。为了研究黏土中结合水对黏滞系数的影响,开展固结试验得到各级压力下的渗透系数与黏滞系数;并由高速离心机分离试验定量测得结合水量。结果表明固结压力增大,孔隙比减小,滲透系数随之减小,由渗透系数计算公式反算出动力黏滞系数腿固结压力增大而线性增大。压力较小时,结合水量变化较小;自由水減少到一定程度变为结合水排出为主。结合水排出会导致结合水膜厚度变薄,黏滞系数随结合水膜厚度减小而线性增大。所以对于结合水含量较高的黏土,固结压缩过程中存在结合水排出现象,计算渗透系数时需考虑结合水膜变薄导致黏滞系数增大进而对渗透系数产生的影响。     

软土路堤沉降时间估算与观测比较

根据实验室固结试验测定的固结系数,对锡澄高速公路的几个路段进行了沉降时间估算,并与沉降观测资料进行比较,计算的沉降时间太长,原因是实验室测得的固结系数偏小,远小于根据实测沉降量推算的固结系数.渗透试验实测的渗透系数比从固结系数推算得到的渗透系数大很多,对粉质土可能大100倍以上.     

含排水砂垫层地基平面应变固结试验

针对含水平排水砂垫层地基的平面应变固结问题,自主研制了一套平面应变固结试验装置,开展饱和重塑黏土上覆不同长度和渗透系数的砂垫层条件下的固结试验,自动量测固结过程中土体超静孔隙水压力和表面沉降量的变化,分析砂垫层长度和渗透系数对土体固结速率的影响。结果表明:固结速率并不仅仅取决于砂垫层的渗透系数,砂垫层的长度也是影响地基固结速率的重要设计参数。砂垫层越长,则地基固结速率越慢,固结完成所需要的时间越长,其原因在于,砂垫层的长度决定了土堤等工程平面应变固结中水平向渗流路径的长短。     

软土次固结系数与压力的关系

通过正常固结软黏土室内分级加载次固结试验,得出了荷载对次固结特性有较明显影响,次固结系数与压力存在一定关系的结论.对于室内试验结果,采用修正的双曲线模型拟合了正常固结状态下土的次固结系数与压力之间的定量关系,从而提出了正常固结土次固结沉降量计算的一种修正方法,并以实际工程某一断面的次固结沉降计算为例,将该修正方法与其他几种计算方法进行了对比分析.结果表明,正常固结土次固结沉降计算须考虑压力对次固结沉降的影响.     

弱透水层释水过程中水力参数响应规律

为了提高地下水运移模拟、地下水资源评价和地面沉降预测的精度,利用室内试验分析弱透水层释水固结过程中水力参数的变化规律。基于相邻含水层降深恒定且初始时刻水流稳定条件下弱透水层释水量的解析解,提出参数求解的配线法,利用研制的试验装置进行试验研究。结果表明:弱透水层释水过程中渗透系数和贮水率逐渐减小,固结系数变化不大。试验中土层的渗透系数和贮水率分别减小了52%和59%。弱透水层水力参数恒定不变的假设会对其释水量的计算造成较大误差,取弱透水层固结变形初始阶段的贮水率,计算结果比实际释水量大;取固结变形结束阶段的贮水率时则相反。     

沉降速率系数确定方法

沉降速率法常用于确定路面施工时机,因此沉降速率系数的确定对路面施工非常重要。当路基的地质、地基处理、施工等方面的资料都齐全时,可以按照固结理论计算得到沉降速率系数。在工程实践中更多地利用施工监测资料反演计算沉降速率系数,目前常用的反演方法有三点法、孔压~时间曲线拟和法等。在固结理论等已有研究成果的基础上提出了t~1nSr法、St~Vs法、双曲线法、Asaoka法等方法,工程实践证明上述方法是可行的。理论分析和工程实践都表明多层地基的沉降速率系数随时间增加而减小。     

地基处理中孔隙水压力及地表沉降的分形特征

应用分形几何理论对地基处理中地表沉降值和孔隙水压力值进行了分形几何研究,发现孔隙水压力及地表沉降具有多层次的分形几何特征,结合实际工程,确定了划分界限,并建立了分维数与固结度、分维数与沉降量的相关关系曲线,得出了相关关系方程,利用此方程可以对地基土的团结变形进行预报。     

吹填软基固结沉降数值分析及参数反演

结合宝钢滩涂圈围区域道路工程,采用Plaxis软件,考虑实际工况,模拟了塑料排水板堆载预压的施工过程,从数值模拟角度分析了大面积吹填软基的固结沉降特征。对比分析各类工后沉降预测模型,结合规范法推荐的沉降计算公式和太沙基一维固结理论,对土层相关参数进行了反演分析。结果表明:吹填软基沉降主要发生于预压期,采用Asaoka法可获得较高精度的软基沉降值;反分析表明,因软土结构受扰动,勘察报告给出的压缩模量偏小、固结系数偏大,导致沉降理论计算值偏大和数值模拟结果呈现"前快后慢"的特征。     

塑料排水板地基处理固结沉降特性

为了研究塑料排水板在深厚填土地基中对固结度和沉降的影响,结合福建某堆载-塑料排水板联合地基处理工程,分析计算了仅堆载和加设塑料排水板两种情况下的固结度计算。指出了软土地基处理在填土加载的同时,必须结合竖向排水体才能符合工程需要,且计算固结度时必须考虑井阻和涂抹作用。选取了淤泥土的沉降计算经验系数及杂填土的计算参数,分别计算淤泥层和杂填土的沉降,沉降计算及固结度预测与实际观测数据相符。工程监测数据表明:分层沉降观测数据与地面沉降测点沉降曲线基本一致,孔压的消散曲线与该测点附近的地面沉降测点的沉降时间关系曲线基本一致,能正确反应地基土的孔压消散情况,且在地基处理施工过程中加载没有造成较大的侧向位移,表明项目设计合理,达到预期要求,可为类似地基处理工程提供理论借鉴。     

级配分布对杂填土地基互嵌沉降影响的试验分析

为探究非规则颗粒级配分布对杂填土地基互嵌沉降的影响,借助自主研制的杂填土与软土互嵌试验仪,通过室内试验分析杂填土地基试样的互嵌沉降和软土固结沉降,研究级配不同的3种杂填土地基试样在不同上覆荷载（50、100、150 k Pa）作用下的总沉降、互嵌沉降的发展规律及互嵌沉降和总沉降之间的关系,探究曲率系数和上覆荷载变化对杂填土地基试样稳定沉降量的影响.试验结果表明：级配不同的3种杂填土地基试样的总沉降和互嵌沉降时程曲线均可划分为线性增长、缓慢上升、趋于稳定3个阶段.互嵌沉降是杂填土地基试样沉降的主要组成部分,特别是在互嵌发展的初期.当上覆荷载较小（50 kPa）时,杂填土地基试样的稳定沉降量随杂填土曲率系数的增大先增大后减小;当上覆荷载较大（100 k Pa和150 kPa）时,杂填土地基试样的稳定沉降量随杂填土曲率系数的增大先减小后增大.     

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.     

考虑流变效应的软黏土地基大应变固结研究

软黏土压缩性高,在固结过程中变形较大时需要考虑大应变的影响.同时,软黏土具有明显的流变效应,对地基的长期沉降有着重要影响.为此,基于通用有限元软件ABAQUS平台编制土体流变模型UMAT子程序,进行软黏土地基大应变流变固结分析.比较大应变与小应变固结过程中超静孔压消散与沉降发展的差别,并分析模型参数对计算结果的影响.采用半对数经验公式考虑渗透系数随孔隙比的变化,分析渗透指数对固结过程的影响.研究结果表明:大应变固结最终沉降比小应变小,超静孔压消散比小应变快;土体固结对模型中Hooke体弹性模量的变化比Kelvin体弹性模量变化敏感;随着渗透指数的增大,土体固结速率增大.     

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。     

土层地基承载力分析

应用静力触探、标准贯入原位试验方法对杭州某建筑场地的地基承载力进行分析研究,结合室内土工试验得出的物理力学参数,给出场地地基承载力的特征值。结合地区工程经验,综合确定有关基坑围护设计参数建议值。     

考虑蠕变特性的软土路堤沉降有限元分析

高速公路软土地基的工后沉降很大部分来自软土的次固结沉降,因此采用有限元计算工后沉降有必要考虑软土的蠕变特性。利用Plaxis软件对揭普高速某断面软土地基路堤填土施工进行数值模拟,通过等效渗透系数将砂井地基简化为天然地基进行计算,考虑软土蠕变特性,采用软土蠕变(SSC)模型,结合B iot固结有限元,计算施工期沉降和工后沉降,得到与实际较相符的结果。