新吹填软土地基复式负压固结技术开发

新吹填土含泥量大、含水率大、渗透性差、零承载力,常规地基处理工法无法开展,地基处理面临诸多困难。针对该问题,提出了复式负压固结技术,该技术包括3道工序:改性真空预压、电渗降水和强夯动力固结。改性真空预压使地基得到初步固结,具备一定强度,为后序工作做准备;电渗降水可有效降低夯前地下水位和土体含水率,并促进夯后超孔隙水压力的消散;电渗降水和强夯动力固结多遍耦合,共同对吹填土进行地基加固。现场开展了复式负压固结技术工艺试验、土性试验和沉降变形监测。结果表明,应用于吹填泥的地基处理,改性真空预压可快速提高承载力,电渗法可迅速降低地下水位,有效避免强夯时"弹簧土"现象的发生,从而提高了最佳夯击能。复式负压固结技术可以有效地应用于新吹填软土地基。     

干湿循环作用下吹填固化轻质土蠕变特性研究∗

采用新型固化技术对高含水率吹填土进行固化处理,通过三轴流变仪,考虑干湿循环次数、围压和初始静偏应力等因素研究其对吹填固化轻质土蠕变变形和抗剪强度指标的影响规律。试验结果表明：吹填固化轻质土具有密度小、质量轻及强度高等优点。在一定程度上,增大围压可有效缓解吹填固化轻质土的蠕变变形,而初始静偏应力对其影响较小,前7 次干湿循环对土体破坏应力的影响最大,而后基本保持不变。抗剪强度指标c、φ 值均随初始静偏应力的增加而逐渐降低,随干湿循环次数的增加呈现出先减小而后逐渐稳定的趋势,且前7 次干湿循环,二者均呈指数函数降低;7 次以后,变化均较小并逐渐稳定。基于c、φ 值与时间关系曲线,分别构建了不同偏应力作用下吹填固化轻质土c、φ 值的预测公式。根据蠕变曲线发展态势,通过回归分析,引入围压、初始静偏应力和干湿循环次数等因素,建立了吹填固化轻质土蠕变变形预测模型,并验证了其可行性。研究结果可为实际工程场地提供理论依据。     

粉煤灰改良膨胀土的动强度试验研究

环境污染以及矿物资源的枯竭等因素强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发。粉煤灰改良作为地基的一种处理方法,越来越广泛地应用于公路路基的建设中。随着车辆速度的提高、车辆荷载的增加,动载对路基的影响引起人们的关注。本文以粉煤灰改良的膨胀土为研究对象,通过压实非饱和试件的动三轴试验,考察了粉煤灰掺入量确定的条件下,循环次数、动荷大小、围压等对土体动强度的影响。由试验结果绘出振次—轴向应变、动强度破坏振次关系曲线。结果表明:粉煤灰改良的非饱和膨胀土没有显著的屈服特征,可采用常规应变标准对应的振次作为破坏振次。     

强夯法加固夹砂粘土吹填场地的现场试验研究

江苏省连云港赣榆港区陆域采用航道和港池的疏浚土方吹填形成作业港区,吹填工艺以绞吸式疏浚为主,疏浚涉及土层为粘土和砂土,由此形成了粘土和砂土的混合土地基。为了提高地基承载力和均匀性,采用了强夯法对地基进行加固,但是目前对夹砂粘土地基强夯加固的理论和实践较少。为此,以砂夹粘土构成的混合土地基为对象,测试了多种能量单点夯击时的地基土夯沉量、孔压和夯坑周围土体强度等参数,探讨了强夯法加固该类地基的加固深度和水平影响范围。结果表明:对于该类地基而言,有效加固深度修正系数取0.35~0.5为宜;强夯过程中,孔压与强度的增长范围不对应,即孔压影响范围远大于强度影响范围。     

吹填珊瑚礁砂地基处理方法适用性与加固效果应用研究

珊瑚礁砂是珊瑚礁、贝壳等经侵蚀、破碎后沉积在近岸环境中的一种生物碎屑,吹填珊瑚礁砂作为地基土可就地取材、大幅降低工程造价、缩短施工时间。然而,吹填珊瑚礁砂地基处理工程实践中一般采用基于陆源砂的地基处理与加固效果评价方法,具有很大的不确定性。本文在苏丹、沙特、南海某试验区分别采用振动碾压、强夯、振冲法对吹填珊瑚礁砂场地进行地基加固处理,依据载荷试验、标准贯入、动力触探、静力触探等原位测试对珊瑚礁砂场地进行加固效果与有效深度评价,采用平板载荷试验获取珊瑚礁砂场地处理后的地基承载力,结果表明:(1)珊瑚礁砂场地振动碾压法的有效加固深度约1.0 m,加固深度十分有限;(2)500~3000 kN·m夯击能下强夯法的有效加固深度2.0~4.0 m,明显低于相同条件下陆源砂的有效加固深度;(3)珊瑚礁砂场地振冲后可达到中密、密实状态,132 kW振冲的最大有效加固深度为8.0~10.0 m;(4)平板载荷试验获取的珊瑚礁砂承载力特征值与动力触探击数存在良好的经验关系,地基承载力特征值多数超过500 kPa,最高可达2000 kPa,与陆源砂的承载力特性存在显著差别,珊瑚礁砂具有“珊瑚礁砂变形大、高压缩性”的特点易出现于高应力情况下,加固后的珊瑚礁砂地基在常压应力下,往往具备较高的强度与承载能力。     

路面结构对填砂路基不均匀沉降变形的力学响应

针对填砂路基产生不均匀沉降对路面结构产生破环的情况,建立起能反映填砂路堤不均匀沉降对沥青路面结构影响的有限元分析模型,通过计算分析不均匀沉降量对沥青路面结构的影响,研究不同路面结构层次组合对填砂路堤不均匀沉降的适应性。根据研究成果提出,实际工程应采取有效措施控制填砂路堤的不均匀沉降,从而延长路面使用寿命;在保证路表弯沉、道路承载能力的前提下,可适当选用模量较低的基层材料;随着底基层厚度的增加,基层底面水平向附加拉应力减小,故在实际施工中可适当增大级配碎石底基层的厚度。     

天津滨海吹填场地震陷评价方法及应用研究

震陷是导致地基失效的主要震害形式之一,选取天津滨海三个典型吹填场地,开展循环荷载下吹填土震陷特性研究,建立吹填软土震陷量计算模型;依据分层总和法提出了吹填场地震陷评价方法,并给出震陷等级划分标准,进行了吹填场地软土震陷评价方法研究。利用提出的评价方法,对天津滨海吹填场地进行了50年超越概率10%和2%地震影响下的震陷评价和分区。研究结果可为场地地基处理、土地规划和防灾减灾对策提供依据。     

复合填料一维冻胀量数值模拟分析

复合填料是以废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯颗粒(EPS)、水泥和水为原料,拌合后形成的一种轻质填筑材料。其中,EPS颗粒含量适当时,能减少或消除复合填料的冻胀和融沉,可作为季节性冻土区的路基填料。假设复合填料中除EPS颗粒外的骨料颗粒、孔隙冰为刚性介质,同时考虑EPS颗粒变形和填料孔隙变形对复合填料冻结过程的影响,在已有的冻土水热耦合分离冰模型的基础上,得到考虑EPS颗粒变形影响的饱和填料一维冻结水热耦合控制方程,进而预测填料的冻胀量。与室内模型试验结果对比表明,本文模型可用于该种具有弹性颗粒复合填料的冻胀量模拟,为工程中冻胀量预测提供依据。     

土工格栅在复合地基中对桩与土的作用机制数值分析研究

土工格栅加筋垫层复合地基近年来在处理软土路基中得到了广泛应用,但土工格栅在复合地基中对桩与土的作用机制,尚无系统研究。基于弹塑性摩尔库仑模型,采用PLAXIS有限元软件,详细分析了无土工格栅和有土工格栅在不同抗拉强度下对路基沉降、侧向位移,桩的轴力和剪力以及基础的应力扩散等影响,得到土工格栅能有效减少路基沉降及侧向位移等结论,对于路基工程中土工格栅强度的选取及其它应用具有一定的指导作用。     

高含水率疏浚泥堆场动态沉积计算模型

基于高浊度水的动态沉积原理,堆场疏浚泥被划分为清水层、浑水层和底部淤积层,考虑吹填中疏浚泥泥量、水量的动平衡,建立堆场疏浚泥动态沉积计算模型,预测施工期泥面、浑液面及水位随时间的变化关系,确定所需的围埝高度、沉积区面积及存储容积。通过算例分析泥浆初始颗粒浓度、吹填流量与浑液面沉速对围埝高度、沉积区面积及存储容积的影响。结果表明:吹填流量、浑液面沉速对沉积区面积的影响较大,而泥浆初始颗粒浓度对沉积区面积的影响很小;围埝高度与吹填流量无关,而泥浆初始颗粒浓度、浑液面沉速对围埝高度的影响较大;吹填流量对沉积区存储容积的影响最大,浑液面沉速的影响次之,而泥浆初始颗粒浓度的影响最小。     

吹填泥浆固化土蠕变及长期强度特性研究

利用GU型号粉末固化剂对天津临港工业区的吹填泥浆进行固化,对固化后的吹填泥浆固化土进行不同围压下的蠕变试验。结果表明,泥浆固化土蠕变历时曲线整体态势与一般结构性软土相似,但又有明显特征,其瞬时变形较大,衰减过程很短;蠕变等时曲线均存在明显拐点,拐点前后曲线刚度发生变化,表明固化土具有较强结构性且此点对应的应力为结构屈服应力。此外,t=0h的等时曲线离散性较强,其他时间点曲线具有明显一致性,表现出固化土结构性材料的特点。基于蠕变等时曲线,结合应力-应变的双曲线关系,引入时间参量t,建立了能够反映泥浆固化土蠕变特征的预测公式。同时,利用蠕变等时曲线,构建了泥浆固化土长期强度预测关系式,并求得固化土长期抗剪强度指标值。     

降低气泡混合轻质土吸水性的试验研究北大核心CSCD

气泡混合轻质土的孔隙率高,处于地下水位以下时,随着时间的推移其部分孔隙会被水填充,使其丧失轻质特性,进而威胁到工程安全,所以研究如何降低气泡混合轻质土的吸水性很有必要。分别制备了掺入憎水剂、减水剂、早强剂和粉煤灰(内掺和外掺)的气泡混合轻质土试样,通过吸水性试验和相容性试验研究了掺入不同外加剂对于降低气泡混合轻质土吸水性的效果,并分析了外加剂与气泡混合轻质土之间的相容性问题。试验结果表明,掺入适量的憎水剂、减水剂、早强剂和粉煤灰都能降低气泡混合轻质土的吸水性,但降低效果各不相同。内掺10%的粉煤灰时降低气泡混合轻质土的吸水性效果最佳,可将气泡混合轻质土的吸水率降低4.8%,且内掺粉煤灰不仅可以降低气泡混合轻质土的吸水率,还可以在一定程度上替代水泥的作用,节省造价,在工程中具有更好的实用性。掺入减水剂后消泡现象明显,导致制备的气泡混合轻质土密度明显增大,所以掺入减水剂对于降低气泡混合轻质土的吸水性效果最差。虽然掺入适量的憎水剂和早强剂也可以降低气泡混合轻质土的吸水率,但效果有限,且也会因为相容性问题引起消泡进而造成土体密度的明显增大。     

土体环境对微生物诱导碳酸钙沉积加固海相粉土的影响研究

生物地基处理技术利用微生物诱导碳酸钙沉积来加固土体,符合环境保护和可持续发展的要求,具有良好的发展前景。目前已取得的研究成果主要是针对简单离子化学环境下的松散砂土,对不同环境下的细粒土研究的较少。以江苏东部沿海地区的海相吹填粉土为研究对象,选用巴氏芽孢杆菌进行微生物注浆试验,定量分析温度、pH值、氯化盐含量、土体中胶结阳离子含量等土中的环境因素对加固效果的影响规律。结果表明:随着温度的升高、试样中生成的碳酸钙增加,但无侧限抗压强度并不是呈现出一直提高的趋势,而是存在一个峰值。偏碱性的环境有利于巴氏芽孢杆菌的工作,但过高的pH值会影响加固效果。土中的氯化盐含量过高时会抑制细菌的活性从而对加固产生不利影响。土中的胶结阳离子含量对微生物注浆的影响很小,可忽略不计。本次试验研究结果能为现场环境下采用MICP技术加固粉土提供有效的依据。     

多年冻土区高速公路路基新结构工程示范研究

为研究适用于多年冻土区高速公路的路基调控结构,对片块石-通风板复合路基、强制弥散式通风路基、通风管路基、单向导热路面-片块石路基4种新型结构,依托共玉高速公路进行了宽12.25 m的分幅示范研究。依托花大高速公路,对填土路基进行了宽24.5 m的整体式路基示范研究。研究结果表明:5种路基结构都能满足高速公路大尺度路基的调控要求,在示范过程中对其工程可行性进行了论证,提出了每种新结构的施工关键技术和控制指标,显著提升了施工效率和质量,通过2年的通车运营,示范工程全段整体技术状况良好,5种新结构目前已在青藏高速公路勘察设计中应用。     

基于现场监测和数值模拟的吹填土不均匀沉降经验公式修正

为研究填海地区吹填土不均匀沉降的变化规律,以天津大港区填海地区地质勘查资料为依据,通过室内试验和现场原位静力触探实验得到吹填土层相关参数,选取考虑比贯入阻力的经验公式计算填海地区软土不均匀沉降。结合自动化监测数据与理论数据和数值模拟结果的对比分析,确定不同数据的偏差值。通过对大数据的分析,对经验公式提出修正,最终提出一套更为精确的吹填土或软土压缩模量估算方程。     

MICP技术对遗址土开裂抑制作用的试验探究∗

遗址土长期经受干湿循环作用,土体表面产生的裂隙对其保存构成威胁。为了探究MICP技术在土遗址修缮中的应用,基于巴氏芽孢杆菌开展微生物矿化作用的前期研究,确定了微生物最佳培养时间、菌液的最佳菌胶比、最佳胶结液浓度和拌合菌液的最佳体积分数;利用最优条件的研究结果对遗址土干缩开裂抑制作用进行研究,设置纯水拌合的对照组,对比观察初次干湿循环下烘干过程中的裂隙发育情况,分析三次干湿循环后裂隙的二值化图像,对比裂隙率,证明了MICP技术对遗址土干缩开裂的有效抑制;结合电镜扫描图像,分析碳酸钙胶结物的作用机理。通过试验研究和电镜图像的拟合分析,证明MICP技术对减缓遗址土开裂具有积极作用,为土遗址的修缮和维护提供了新思路。     

废弃口罩加筋固化土的强度特性与破坏模式北大核心CSCD

新冠疫情防控消耗大量一次性口罩,口罩废弃物处置量大、环境环保要求高;高含水率淤泥水泥固化土并作路基填料是解决路基优质填料来源难、价格高等问题的重要途径之一。提出利用废弃口罩加筋高含水率淤泥固化土并作路基填料的解决思路,以水泥为固化剂、以废弃口罩为加筋材料,实测不同废弃口罩掺量、尺寸及龄期条件下废弃口罩加筋水泥固化土的无侧限抗压强度值,探讨废弃口罩掺量、尺寸及龄期等因素对水泥固化土的加筋效果,以及废弃口罩加筋对水泥固化土破坏模式的影响规律。研究结果表明,废弃口罩适用于加筋高含水率淤泥水泥固化土,本文试验条件下废弃口罩的最佳掺量约为0.5%,无侧限抗压强度值提高约87.5%。废弃口罩加筋水泥固化土的无侧限抗压强度应力-应变曲线呈软化型,且废弃口罩的加筋作用提高了试样的抗变形能力;废弃口罩加筋水泥固化土呈现一定的塑性破坏特征。     

浅谈火电厂循环冷却水与排污水的处理

一般在大面积吹填场地真空预压一次处理后即急需进行道路建设,但此时地基承载力尚不能满足道路建设的要求,针对这一情况,开发了一种电渗复合真空预压的方法——即将电渗法和真空预压法有机结合起来,发挥各自的优势,是一种有效的软基处理新技术。本文论述了电渗复合真空预压法的原理、设计方案和施工工艺,并且用现场试验分析了地基处理过程中真空度、沉降、侧向变形、孔隙水压力及水位的变化情况,对处理效果进行了评价分析。可为类似工程提供技术参考。     

废弃口罩加筋的煤矸石路基粗粒土填料动力特性试验研究∗

为实现废弃口罩资源化再利用,将其运用于煤矸石路基的加筋中,通过开展循环荷载作用下不同加筋方式、不同口罩含量的煤矸石路基填料大型动力三轴试验,探讨了口罩加筋煤矸石路基的可行性和影响因素,研究了口罩对煤矸石路基的加筋效果。研究结果表明：（1）口罩加筋煤矸石路基粗粒土填料能取得良好的加筋效果;（2）不同加筋方式、纤维尺寸、口罩裁剪方向、路基中的口罩含量均会对口罩加筋煤矸石路基粗粒土填料的加筋效果产生影响;（3）在已尝试的试验方案中,土样每20 cm 铺设一层口罩织物的加筋效果系数为1.663,加筋效果最为出色。在不同口罩含量对比试验中,土样中口罩含量为30 个时,加筋效果系数为2.3,取得了最好的加筋效果,但从现有数据规律中可推论仍有提升空间。研究成果可为煤矸石路基填料改良提供参考。     

新疆昌吉硫磺沟K0+500处路基滑塌病害成因分析及处置对策

针对新疆硫磺沟路基滑塌灾害的成因进行分析,并根据分析结果制定相应的处置对策。运用有限元模拟软件ANSYS对采用4种不同宽高比f值的半填半挖路基进行数值模拟分析,从而确定台阶宽高比f值与半填半挖路基位移场、应力场和路基稳定安全系数的关系。结果表明:台阶宽高比f值在一定范围内不仅对半填半挖路基变形量具有减幅作用,还使其应力最值具有减小的趋势;最根据不同台阶宽高比对路基变形量和稳定安全系数大小的影响发现最合理的台阶宽高比f=2.5:1,并且在此台阶宽高比值下铅丝石笼护坡可以发挥出最大的价值。该研究成果可有效地解决硫磺沟路基滑塌灾害,并为未来的山区公路斜坡高路基设计提供了新思路。