考虑孔压消散时黏土的动变形研究

针对饱和黏土随时间的增加不断排水的情况,在不排水动剪切之后,实施了孔压消散阶段,并对不同消散程度土体的不排水剪切变形进行了研究.结果表明：完全固结后,饱和黏土刚度与动强度将会提高,再次保持原动应力水平不排水剪切时,土体轴向塑性变形基本不发生变化;当孔压消散与不排水动力剪切重复作用时,土体的变形主要来自于固结排水产生的轴向形变,且动剪切产生的动孔压与固结时的排水量随固结次数的增加而减小,并最终趋于稳定.随着固结度的增加,不排水剪切时的动变形不断减小.     

连续排水边界下成层地基一维固结问题的有限元分析

基于ABAQUS有限元软件开发连续排水边界条件的子程序,将计算结果分别与单层地基经典的Terzaghi一维固结理论解和连续排水边界Terzaghi一维固结解析解以及双层地基一维固结解析解进行对比分析,验证计算结果的正确性.针对实际工程中常见的成层地基,采用变化弹性模量、渗透系数和泊松比的方法对连续排水边界下成层地基一维固结问题进行数值分析.研究结果表明:连续排水边界能良好地模拟接近实际的工程工况.     

碱渣土的真空-电渗联合排水固结特性试验研究

文中给出了碱渣土的真空预压排水法和真空-电渗联合法排水固结的对比试验结果,分析了真空-电渗联合法的排水固结机理.室内模型试验结果表明,真空预压排水法和真空-电渗联合法对碱渣土均具有明显的排水效果,且真空-电渗联合法比真空预压法的排水效果更加显著.尤其是在真空预压排水结束后,真空-电渗联合法仍产生明显的排水效果,具有水头梯度下的排水固结和电场作用下的电渗排水固结两方面的排水固结机理,因而比单纯的真空预压的排水速率快,排水固结量大.文中结果可扩展用于对软土地基的加固.     

广义连续排水边界在一维固结问题中的应用

在一维固结理论的基础上,提出一个从透水到不透水的双面不对称连续排水边界条件,建立广义固结边界条件,并给出边界下2类主要一维固结理论的解答.对解答进行分析发现:修正后固结方程的边界条件不但能严格满足其初始条件,并且其退化结果表明方程是适定的,所得的解是连续的,具有物理意义.文中边界条件可以更加精确地预测饱和黏性土体的固结速率.     

单双面排水下饱和黏性土压缩特性的试验研究

以河南某地饱和重塑黏性土为研究对象,利用改装的固结仪,分别进行了单面排水和双面排水条件下的一维固结试验,对比了两种排水条件下饱和黏性土的压缩特性.试验表明,单面排水条件下,试样底部不排水面处存在明显的孔压滞后现象,且按孔压消散确定的主固结完成时间要大于按Casagrande作图法确定的结果.在固结压力较小时,双面排水条件下的固结系数要比单面排水条件下的固结系数大,而在固结压力较大时,则正好相反.同时,单面排水时的次固结系数总是大于双面排水时的次固结系数.     

塑料板排水法加固软基在水利工程中的应用

塑料排水板为土工合成材料,可应用于公路、铁路、水利等领域.塑料板排水法属于地基处理中的排水固结预压法,它是通过在饱和软土地基中打设可以排水的塑料板,使其同砂垫层共同组成排水系统,然后在砂垫层上加载.软土中的孔隙水在水力梯度的作用下,通过塑料板向砂垫层排出,超孔隙水压力逐渐消散.地基排水固结、强度得到增长,沉降逐渐发展,从而提高了地基地的承载力和稳定性.     

排水距离对重塑黏性土一维压缩特性的影响

以河南某地饱和重塑黏性土为研究对象,利用改装的固结仪,分别对不同高度的试样进行了固结试验,研究了排水距离对饱和黏性土一维压缩特性的影响.试验表明,单面排水试验中测得的试样不排水面处的孔隙水压力并没有在加载的瞬间达到最大值,且达到按Casagrande作图法确定的主固结完成时间时,试样中仍存在一定的孔隙水压力有待消散.而且,排水距离对饱和土的固结特性和流变特性有着显著的影响.在相同的固结压力作用下,当排水距离较短时,固结系数随排水距离的增大而略微减小,当排水距离较大时,固结系数则随排水距离的增大而明显增大;但次固结系数与排水距离的关系则正好相反.     

连续排水边界下双层地基一维非线性固结解析解

基于Davis和Raymond土体一维非线性固结的假设,通过引入连续排水边界条件研究了瞬时荷载下的双层地基一维非线性固结问题.利用变量代换及分离变量法得到连续排水边界条件下双层地基一维非线性固结问题的解析解,通过退化为Xie双面排水解答验证了本文解析解的正确性.基于所得解析解,对不同界面参数以及非线性参数对土体固结特性的影响进行了分析.结果表明:连续排水边界条件下,按沉降定义的平均固结度解答(Us)始终大于按孔压定义的平均固结度解答(Up),且两者的差别随着非线性参数Nσ值的增大而增大.连续排水边界条件下Us随Nσ值的增大而增大,而Up随Nσ值的增大而减小.与Xie双面排水解答相比,连续排水边界下Nσ值对Up的影响较小.此外,土层界面参数对土体固结有较大影响.     

正常固结黏土边坡可靠度随机有限元分析

基于概率和统计理论,对适用于正常固结黏土边坡的不排水强度随机场进行模拟,得到不排水强度均值从0开始随深度线性增长的非平稳随机场模型.基于生成的非平稳随机场模型,建立考虑参数空间变异特性的正常固结黏土边坡随机有限元分析方法,从而揭示不排水强度参数空间变异特性对正常固结黏土边坡可靠度及破坏机制的影响规律.通过对比分析发现:边坡的安全系数较小时,若采用正态分布假设不排水强度,则会低估边坡的失效概率,得到非保守的结果;此时,存在一个最危险相关距离,边坡的失效概率最大.当边坡不排水强度变异系数较大时,结合随机有限元分析得到破坏机制比确定性分析得到的最深滑动面更深.     

天然沉积结构性土的EOP压缩特性

通过对天然沉积原状土和重塑土进行不同排水距离的固结试验,研究了重塑土和原状土的EOP压缩性状,明确了两者性状不同的原因.对于天然沉积结构性土,当固结压力小于结构屈服压力时,土结构性抵抗了土体的变形趋势,蠕动变形甚微,排水路径对其主固结应变量影响不大;当土体处于临界屈服状态时,土结构性丧失,大孔隙坍塌,蠕动变形速率骤增,外加应力引起固结作用而产生的EOP变形量将由于土体较大的蠕交作用而对排水路径产生较大的依赖性,随着固结压力的增大,依赖性逐渐减弱.对于重塑土,排水路径和应力水平对EOP性状的影响规律与原状土屈服后的性状一致,但是由于其EOP压缩曲线位于原状土的下方,相同有效应力下具有较小的孔隙骨架,排水路径和应力水平对EOP性状的影响程度较原状土小.     

软土地基袋装砂井施工技术研究

新建邯黄铁路沧州段穿过近海冲积平原,地质地层属含水超饱和的典型的粉砂土层、粘土夹砂层土、粉质粘土和淤泥质黏土.袋装砂井软基处理技术,是砂井排水法的延续,即是将散体砂装入用化纤纺织物做成的细长袋子内插入软土中作为竖向排水体的一种方法.由于它可以做成很细的形状(通常7～12 em),根据“细而密”的原则,能将井间距大大减小,加快排水固结时间,是一种有效、简便而又普遍的软基处理方法.对冲积地质地层,即由粉细砂层或由粉细砂层和粘土层相间构成的软土地基,尤其透水层与不透水层间隔形成的、存在地下超饱和承压水的地层中,采用此工法效果明显显其处理方式是:采用砂井排水与堆载加压(路基填筑等)相匹配的排水固结原理,排出地下超饱和及饱和地层术,使基底逐步固结的一种工法.该工法的关键之一是尽可能使地下承压水排出地表;之二是使排出地表的水能顺利流向路基两侧边沟.在采用沉降监测手段和确保路基填筑稳定性满足设计要求的前提下,动态地变更调整原设计的一些参数,使经此工法处理的软弱地基土能快速、有效地达到设计地基处理的承载力要求.     

黄河下游放淤固堤工程淤背体排水施工探讨

为进一步消除堤防隐患,提高黄河大堤的防洪能力,近年来国家加大了对黄河防洪工程的投资力度,开展了标准化堤防建设,其关键技术就是利用淤背方法加固黄河大堤。但在放淤固堤施工过程中,由于淤背体排水不畅或者滞后,使堤身长时间浸泡水中,加之随着淤沙土方的加载,造成背河地面沉陷,引起堤身裂缝,同时使淤区长期不能固结,对包边盖顶及附属工程无法按时实施,影响工程竣工验收。另外在放淤固堤过程中排水缓慢．因受到水的渗透,使二、三期围堤非常容易发生塌陷,既严重影响到淤区施工进度,又容易造成淤区决口,引发不必要的经济损失。     

Terzaghi一维固结顶面不排水解

解答了顶面不排水、底面排水边界条件下的太沙基一维固结微分方程,并比较分析了不同坐标系统下、不同边界条件下的单面排水太沙基一维固结微分方程的解答.发现由于太沙基一维固结理论是建立在荷载作用面为无限大的假定之上,且不考虑土体与水的质量,因此顶面不排水、底面排水解与顶面排水、底面不排水解在两种坐标系统下具有等价关系.     

分布式排水边界下均质地基固结有限元分析

针对地基固结前期排水量大而固结后期排水量小的特点,提出了一个分布式排水的边界条件。在Terzaghi一维固结理论的基础上,利用ABAQUS有限元软件实现了分布式排水边界下的固结模拟计算,分析了排水口间距和排水口大小对地基固结的影响规律,设计出最佳的分布式排水边界布设,进而探讨土体渗透系数和土体厚度对分布式排水边界下均质地基固结的影响。研究结果表明,相比完全排水边界,分布式排水边界虽不能完全满足固结前期的排水需求,但能够很好地满足固结中后期的排水要求,同时对于土体整体固结影响较小,为减少砂垫层的铺设提供了理论依据。     

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.     

饱和淤泥爆炸排水固结实验研究

针对目前淤泥类软土的处理现状,提出了饱和淤泥爆炸排水固结处理软土地基的方法,并用试验证实了这种方法的可行性.试验结果表明排水固结效果与炸药量,排水距离及应力波方向有关,得到了排水量—时间曲线.     

饱和重塑黄土动力反应的数值模拟

将具有粉质黏性的马兰黄土重塑后制成饱和试样,进行了一系列的固结不排水动三轴剪切试验,得到不同动应力幅值下的应力应变曲线.以双曲线型骨干曲线为基础,以动态骨干曲线假设为条件,推导了复杂动荷载下用轴向动应力应变表示的卸载、再加载曲线方程.从应力应变曲线和能量消耗两方面对固结不排水动三轴试验进行了数值模拟分析,并与试验结果进行比较,结果表明:当动应力幅值与固结围压之比在一定范围内时,两者的阻尼比接近;当动应力幅值较大时,两者的卸载曲线较为一致.提出的数值方法能较好地模拟重塑饱和马兰黄土的固结不排水动力反应,可为马兰黄土地区的土动力反应分析提供参考.     

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.     

循环温度荷载引起的饱和粉质黏土的超固结效应

对正常固结的饱和粉质黏土试样进行升温-降温过程的室内热固结试验,温度变化过程为25℃→75℃→25℃→75℃….温度循环变化过程中不允许试样排水,而当温度稳定后进行排水固结,进而得到整个温度循环过程中的孔隙水压力消散以及固结体应变变化过程.在初始温度下(25℃),对另外一些试样施加较大的固结压力完成初始固结,然后再卸荷至较小的固结压力,形成不同超固结比土样(OCR=1,2,3,4),并进行升温-降温(25℃→75℃→25℃)的热固结试验.基于以上试验,建议了一个循环温度荷载作用下正常固结土和超固结土样的似超固结比的估算方法.研究表明,无论是正常固结土样还是超固结土样,在经过多次温度循环荷载作用后,会呈现为明显的超固结效应.而在相同的循环次数下,温度荷载作用引起的超固结效应随围压的减小而更为明显.     

固结方式对黏性土不排水强度性状的影响

针对天然沉积黏性土原状土样开展三轴等向固结和K_0(静止土压力系数)固结不排水剪切对比试验,探讨固结方式对不排水强度性状的影响规律。结果表明:原状样在不同固结方式下,偏应力-应变曲线在低固结压力下均呈应变硬化性状,高固结压力下呈应变软化现象;K_0固结与等向固结不排水强度均随固结压力增大而增大,且K_0固结不排水强度大于等向固结不排水强度;2种固结方式的不排水强度包线均显示为以固结屈服压力为分界的双直线,屈服前不排水强度增长较慢,屈服后为一条通过原点的直线;相同固结压力下,等向固结不排水剪切应力路径位于K_0固结的路径下方;无论何种固结方式,屈服前的偏应力峰值均高于临界状态线,屈服后偏应力峰值均落在临界状态线上;固结方式对有效应力强度指标参数的影响较小,对总应力强度指标的影响主要反映为内摩擦角的不同。