结构性对昆明泥炭质土层压缩特性影响的试验

为了研究昆明泥炭质土结构性对其压缩特性的影响,对取自于埋深16.5~17.0 m的原状土样与扰动土样进行了一维压缩试验.结果表明:采用作图法求得原状土样的前期固结压力为91~105 k Pa,超固结比为0.71~0.82,土体处于欠固结状态,而扰动土样的固结屈服压力仅为60~72k Pa,表明泥炭质土具有较强的结构性;由于受到土体结构性的影响,固结压力较小时,原状土样的压缩指数小于扰动土样,随着固结压力增加,原状土样结构破坏,其压缩指数逐渐增大,并超过扰动土样;随着荷载的增大,压缩量急剧增加,原状土样、扰动土样所对应的各级固结系数均呈减小趋势;昆明泥炭质土的次固结系数为0.071~0.101,而次压缩系数为2.00%~2.85%,属于高次压缩性或很高次压缩性土体.     

MgO改性淤泥固化土压缩特性试验

将低碳、环保的活性MgO引入淤泥固化处理,通过一维压缩固结试验开展系列探索性研究。对不同MgO掺量和不同养护龄期的淤泥固化土进行分析。研究结果表明:入掺活性MgO对淤泥固化土的压缩特性具有明显改良作用。随着MgO掺量和养护龄期增加,淤泥固化土压缩性呈逐渐减小趋势,而固结屈服应力逐渐增大;对于所研究淤泥,当MgO掺量为6%时,淤泥压缩性发生突变,由高压缩性土体演变为低压缩性土体。从压缩模量角度研究固化淤泥压缩性状,发现压缩模量随应力演化过程受MgO掺量等因素影响;当MgO掺量达到6%左右时,模量-应力关系曲线出现明显峰值现象;这种现象与土体结构性的形成密切相关,且该发现与淤泥压缩性分析结果相吻合;峰值模量与压缩指数变化趋势大致服从幂函数关系模型。     

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.     

基于C-C型固化剂的吹填超软土渗透固结特性研究

在吹填超软土中加入不同掺量的C-C型固化剂进行压缩固结试验和真空固结试验,对固结前后土体的渗透固结特性和基于有效孔隙比与孔隙抗压性能的增渗机制进行研究,探究既能提高渗透性,又能保持较高强度的合理掺量.发现半固化超软土的固结特性与软黏土基本一致,固结系数随固结压力的增大而增大,渗透系数随荷载的增大而减小;相同荷载作用下,固结系数和渗透系数均随掺量的增加而增大.加入少量固化剂后,压汞试验显示孔径分布曲线峰值明显左移,孔径集中分布区间向小孔隙区间移动,土样有效孔隙比随掺量变化存在最大值,土体骨架的存在使得孔隙抗压缩性能不断增加,保留了具有较高强度结构的排水通道,这种压缩性较低的多孔骨架结构对渗透性的提高有着显著作用.固化过程中,固化剂掺量越多,形成土骨架的作用越明显,土体强度和抗压缩能力就越高,其中掺量为10%的土样无侧限抗压强度高达360.1kPa,远高于直接固化强度.研究表明,固化剂掺量在1%～10%时,主要发挥的是增渗作用,是药剂真空预压处理超软土的理想添加范围;而大于10%后以固化作用为主.     

结构性扰动土一维固结行为的定量分析

基于软土结构性分析,提出一个扰动度的概念,建立扰动度与再压缩指数、压缩指数、次固结系数和表观前期固结压力等土工参数之间的定量关系,并将此关系用于结构性软土一维弹粘塑性固结分析中,说明压缩曲线各段对固结过程不同阶段的影响,以及在沉降预测中,室内试验的土工参数校正和考虑粘滞性效应的重要性.     

变荷载下考虑结构性的双层地基一维非线性固结分析

考虑变荷载下结构性软土双层地基在固结过程中压缩性和渗透性的非线性变化,基于e-lgσ′两折线压缩模型及e-lgkv渗透关系,利用半解析方法和成层地基一维固结解析解对结构性软土双层地基一维非线性固结问题进行求解。编制相应的计算程序,通过实例计算,分析变荷载下考虑结构性的双层地基一维非线性固结性状,分别讨论土体结构性、加载速率、结构屈服应力和渗透指数对地基固结性状的影响。研究结果表明:考虑土体结构性影响比未考虑土体结构性的固结速率增大,最终沉降量减小;当最终荷载不变时,随着加载历时的增大,地基固结过程变慢;结构性软土结构屈服应力增大,超静孔压消散加快,土体固结速率增大;双层地基各层渗透指数对超静孔压影响较为复杂,对上下层地基沉降速率影响不同。     

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.     

基于相对结构度的水泥固化压实土力学与变形特性研究

由于胶结作用和孔隙结构的影响,结构性土的力学与变形特性显著区别于重塑土.为了解结构性土的特性,采用人工制备水泥固化压实土,并通过固结试验和固结排水剪切试验对其相对结构度及其衰变规律展开研究.详细分析了胶结作用和初始孔隙比对水泥固化压实土压缩特性与剪切特性的影响,并根据压缩试验结果建立了适用于水泥固化压实土的相对结构度发展式,最后采用所提出的相对结构度发展式对水泥固化压实土的剪切特性进行分析.研究结果表明,相对结构度的衰变速率随着水泥掺量的增大而减小,但初始孔隙比并不影响水泥固化压实土变形过程中相对结构度随塑性体应变的衰变速率;水泥固化压实土的峰值应力与相对结构度有关,并随着相对结构度的降低而减小.     

淋滤液饱和掺砂膨润土的压缩固结特性试验研究

通过对膨润土-砂混合物进行一维压缩固结试验,研究掺砂及液相介质对膨润土压缩固结特性的影响.研究发现,膨润土-砂混合物的胀缩临界压力随掺砂率的增加而减小,两者呈现良好的线性关系;压缩系数随掺砂率的变化存在峰值,当掺砂率小于60%时,压缩系数随掺砂率的升高而升高,并呈现良好线性;掺砂率大于60%时,压缩系数随掺砂率的升高而降低;固结系数随掺砂率呈现线性变化;液相介质对掺砂膨润土的压缩固结特性有很大影响,以淋滤液饱和时,其压缩性明显升高,固结变快.试验结果对垃圾填埋场防渗缓冲层的改进提供试验依据.     

结构性扰动土-维固结行为的定量分析

基于软土结构性分析，提出一个扰动度的概念，建立扰动度与再压缩指数、压缩指数、次固结系数和表观前期固结压力等土工参数之间的定量关系，并将此关系用于结构性软土-维弹粘塑性固结分析中，说明压缩曲线各段对固结过程不同阶段的影响，以及在沉降预测中，室内试验的土工参数校正和考虑粘滞性效应的重要性．     

渗沥液污染下水泥固化高岭土透水及变形特性

针对填埋场衬垫在高荷载作用下开裂破坏的现状,采用水泥固化高岭土,评价其抗渗、抗开裂及固结压缩特性,探究其作为填埋场衬垫材料的可行性.采用纯高岭土与水泥掺量5%、10%、15%的固化高岭土进行试验,室内模拟填埋场衬垫受渗沥液污染的工况,通过渗透试验测定水力传导系数,分析其抵抗污染物渗透能力;通过固结试验测定压缩系数,分析其固结压缩特性;通过干湿循环开裂试验测定开裂因子,分析其抵抗开裂变形特性.结果表明:试样水力传导系数随时间增加而下降,其中纯高岭土下降40.4%,而水泥固化后高岭土仅下降16.0%~27.1%.由于试验高岭土属于中压缩性土,试样孔隙比随荷载压力上升而下降,水泥掺量越多,孔隙比下降越少,200kPa荷载下,0.25~64min的轴向位移变化量占总变化量的65.1%~70.7%;掺入水泥后试样的开裂面积明显减小,最大开裂因子降幅达52.6%,水泥掺量10%与15%的试样开裂因子差别较小.水泥固化后高岭土的强度及抗开裂能力提高,满足作为填埋场衬垫材料的要求.     

长江口软土的压缩特性及围堤沉降预测分析

针对长江口地区软土沉降预测困难的问题,进行了一系列原状软土与重塑软土固结试验,以研究软土的固结和次固结特性.探究长江口软土的压缩指数范围、次固结系数与荷载的关系等,对长江口软土、典型上海软土及崇明岛软土工程特性进行了对比.采用两种沉降计算方法对工后沉降进行计算及预测,并分析两种方法的实用性.试验结果表明:长江口地区淤泥质粉质黏土压缩指数为0.316～0.364,淤泥质黏土为0.267～0.313,略大于典型上海软土的压缩指数;原状土次固结系数随荷载的增大,先增大后减小,重塑土次固结系数与荷载无关;长江口软土次固结系数大于典型上海软土的次固结系数.长江口软土与典型上海软土及崇明岛区域软土物理性质指标有一定差异.     

掺砂软黏土一维压缩和渗透性状研究

针对真空预压法加固软黏土地基存在深层土体加固效果差的问题,提出掺砂改良软黏土压缩和渗透特性的方法。通过室内掺砂软黏土的一维固结渗透试验,探讨了掺砂率对软黏土压缩性状和渗透性状的影响规律,建立了掺砂土体的归一化压缩公式,得出了如下结论：不同掺砂率土体的压缩曲线形态相近;与初始孔隙比相比,1 600 kPa荷载下的孔隙比减小幅度均在45%左右;可根据参数e/e_L对压缩曲线进行归一化处理;孔隙比相同时,渗透系数随着掺砂率的增大而增大;掺砂土体的压缩系数、压缩指数和渗透指数均随掺砂率的增加呈幂函数减小规律。     

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。     

益阳膨胀土长期压缩特性试验分析

为探究益阳膨胀土次固结系数变化规律,研究土体长期压缩变形特性,得到方便工程运用的本构模型,以单轴固结试验为基础,延长受载周期,取益娄高速膨胀土进行长期一维固结压缩试验,探究固结压力和干密度对膨胀土样长期压缩特性的影响。试验结果表明,土样干密度对次固结系数影响相对较小,具体变化规律表现为次固结系数随干密度的增大而减小。相比之下,固结压力对次固结系数影响较大,且次固结系数随固结压力增大而增大,并呈现对数函数关系。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了益阳膨胀土非线性本构模型,得到了益阳膨胀土压缩量与时间、固结压力和干密度等的关系。本构模型由主固结部分和次固结部分组成,按照此本构关系得出的计算结果与规范修正法结果几乎一致,并且从物理意义、固结过程划分等方面更显清晰。     

考虑非达西渗流的结构性软土非线性固结分析

在传统太沙基一维固结理论基础上,引入经典的Hansbo非达西渗流模型,考虑天然土体结构性对固结的影响,建立实际变荷载作用下土体的非线性固结模型,并利用有限差分法求取模型的数值解.在保证数值解可靠性的基础上,分析非达西渗流对结构性软土固结性状的影响及非达西渗流下土体结构性对固结性状的影响.结果表明:非达西渗流下结构性软土的固结速率要比达西定律下慢,且随非达西渗流模型参数m和i1的增大,固结速率的减小愈加明显;对考虑非达西渗流的结构性软土而言,结构屈服应力越大,结构屈服应力前土的压缩指数越小,则结构性软土的固结速率越大,地基土的最终沉降值越小.     

重塑黄土高压固结试验研究

基于一维黄土固结试验,得出了不同含水量及不同水泥掺量下黄土的压缩变形曲线,试验结果表明:当含水量达到甚至超过最优含水量时,压缩指数及压缩系数迅速增长,土样表现出较高的压缩性;通过掺加水泥对黄土进行改良的过程中,将水泥掺量控制在7%左右是较为理想的状态。     

卸载再加载对软基压缩性参数影响的室内试验研究

通过室内固结试验来模拟超载预压下卸载再加载时路基的受荷过程,测定不同受荷阶段土体压缩性参数随压力的变化。试验结果表明,压缩系数在各受荷阶段随压力增大而减小并趋于平稳,加载阶段其变化率最大;土体模量在加载和再加载阶段随压力呈线性增加趋势,在卸载阶段呈二次增加趋势,回弹模量最大,且增加速率很快;固结系数在加载阶段先增加后减小,在卸载和再加载阶段则是随着压力增加而增加并趋于平稳,卸载阶段固结系数最大。成果可为考虑卸载再加载时沉降计算参数的选取提供依据和借鉴。     

分级加载下黏土中的超静孔压消散试验研究

为直观地认识土体固结时超静孔压的消散过程,弄清固结理论产生偏差的原因,利用研制的大尺寸固结装置,对饱和黏土开展分级加载下的超静孔压、压缩变形和土压力的测试,并与太沙基一维固结理论计算值进行对比。测试结果表明土样中的超静孔压呈现加载后先增加、后消散缓降的规律,分级加载下,随着固结荷载增大,孔压变化明显滞后于荷载的变化,且超静孔压的消散也趋慢。经与采用固定固结系数计算的理论值对比可证实土样中的固结系数呈动态变化,表现为随固结荷载和固结时间的增加而减小,且不同位置处的固结系数也存在差异。     

抽水引起的有起始比降饱和土固结解析解

研究在有起始比降的弱透水层下大面积抽水而引起的一维固结问题,采用分离变量法,获得该工况下的一维固结解析解。讨论土中渗流移动边界的运动规律,得渗流发展到达土层顶部的时间因子与起始比降的关系曲线,分析考虑起始比降后土体的一维固结和沉降特性。研究结果表明:当起始比降大于一定值时,渗流不会发展到达土层顶部,此时,弱透水层由于抽水引起的固结最终压缩量将减小,且起始比降越大,最终压缩量越小;当固结结束时,土体中孔隙水压力沿深度分布曲线为折线;而当渗流能够发展到达土层顶部时,最终压缩量为一定值,与起始比降无关,土体中的孔隙水压力沿深度分布曲线为直线。