气动振杆密实法加固湿陷性黄土的模型试验研究

气动振杆密实法是湿陷性黄土地基处理的一项全新技术。采用自行研制的气动振杆密实模型试验装置,进行了单一激振力、气体射流协同激振力两种条件下的模型试验,评价了土体加固效果,研究了振杆贯入过程中土体水平向土压力、土颗粒垂直振动速度和土体中气体压力值的变化规律。试验发现,处理后各深度土层的密度均有明显提高,湿陷系数降低;增设气体射流后,100 mm深度以下土层密度进一步提高,水平向土压力最大提高20.4%,同时放大了振杆密实法引起的土体振动响应。研究揭示了气体射流在土体加固过程中的作用机理,探讨了气动振杆密实法加固湿陷性黄土机理,为推广气动振杆密实法处理湿陷性黄土地基技术的应用提供了理论依据。

智能化振杆密实法加固海陆交互相液化地基试验研究

长江三角洲地区广泛分布着海陆交互相液化地基,具有粉土、粉砂、淤泥质粉质黏土互层的工程地质特点。随着我国高速公路建设快速发展,对此类海陆交互相液化地基的处理已迫在眉睫。本文依托洋通高速公路工程项目,采用具有自主知识产权的智能化振杆密实法施工技术对海陆交互相液化地基进行了加固处理,通过室内试验、原位测试和填筑期沉降监测等方法,综合评价了该技术处理海陆相交互相液化地基的加固效果,并与碎石桩法的处理效果进行对比。研究结果表明:智能化振杆密实法处理后,试验场地土体密度、内摩擦角、压缩模量等均得到明显提高,含水量和孔隙比明显降低;处理范围内土层的锥尖阻力、侧摩阻力和标准贯入试验锤击数较处理前提高了80%以上,测试波速则提升了15%,预测工后沉降为10.36 mm,满足了高速公路建设要求。振杆密实法工程费用相比碎石桩法可节约38.0%,且施工过程自动化、可视化程度高,具有显著的经济效益与应用前景。

柔性泡沫对振杆密实法模型试验边界效应的影响分析

为研究柔性泡沫材料对刚性模型箱边界效应的改善效果,在模型箱侧壁分别内衬了聚氨酯、聚苯乙烯和珍珠棉3种泡沫,开展了振杆密实法处理可液化地基的室内模型试验.采用2-范数偏差法对振动加速度场进行分析,通过将加速度时程信号功率谱密度对频率进行积分处理,估算出边界材料耗散的能量.结果表明,聚氨酯泡沫吸收和散射的能量约为输入水平的53.9%,其对刚性模型箱边界效应的改善作用优于聚苯乙烯泡沫和珍珠棉泡沫.柔性泡沫主要通过减少弹性波向模型土层中的反射来减弱模型箱的边界效应.泡沫材料与土体的波阻抗越接近,减少弹性波反射的能力越强.

超声振动作用下软土流动特性试验研究

超声振动钻进技术作为一种新兴的岩土钻探手段,具有效率高、适应性强、成本低等优点。为探究超声振动对软土的作用机理,设计了一系列的拖球试验,开展了含水率、作用距离、围压和含砂量等因素对超声振动作用下软土的流动特性影响的试验研究。研究结果表明,超声振动对软土流动性的振动效果随距离的不同而产生较大差异,作用距离越短,振动效果越大;在作用距离相同的情况下,含水率越高,超声振动对软土的流动特性的促进作用越明显;围压会抑制超声振动对软土流动性的作用效果;向软土中掺砂可以从整体上抑制超声振动下软土的流动特性,增强土体的固体性质。

高频、循环振动条件下含砂量对软土流动性影响

软土在振动作用下的动力学特性与土体中的大颗粒含量有着密切联系。本文通过固定围压下的拖球试验,研究了在局部、高频循环振动条件下,不同含砂量对软土流动特性的影响;并总结出在不同振动频率作用下,含砂量变化对软土流动性所表现出的作用规律。研究表明:当振动频率较低时,含砂量的增加对土体流动性有抑制作用;当振动频率超过一个临界值时,该抑制作用变得不再显著。对于高频循环振动,随着含砂量的增加,土体流动性呈现出越来越快的收敛趋势;且收敛速率和振动频率之间没有明显关系。同时,在整个循环振动过程中,首次振动对土体流动性的增强作用占据主导地位,后续振动过程对土体流动性的增强作用非常微弱。由此可见,掺砂可以有效促进路基软土在高频、循环振动作用下的流动性收敛。研究结果对解决地铁路基工后持续沉降问题有一定的指导意义。

深层振动密实对湿陷性黄土层水平应力变化的影响

深层垂直振动不仅会增加土体刚度,还会增加其水平有效应力。结合深层振动密实技术在我国西北地区处理湿陷性黄土地基的首次实践,探讨了深层振动密实对湿陷性黄土地基土层水平应力变化的影响,同时揭示了湿陷性黄土振动密实的机制。现场试验结果表明,处理深度范围内(–8 m)土层的锥尖阻力和侧壁阻力平均提高了2倍以上,摩阻比增加了20%~50%。–3 m以上范围内土层的侧壁阻力比值较大,且对应较高的水平应力变化值(K_(01)/K_(00)),土层水平应力增加显著。深度–3~–7 m范围内土层的侧壁阻力比保持在4左右,对应K_(01)/K_(00)值在3~4之间。–7 m以下土层的K_(01)/K_(00)值逐渐减小并趋于1。水平应力变化受土层侧壁阻力比的影响较大,受有效内摩擦角的影响小。分析认为,水平应力的增加,导致土层产生"预固结"效应,在微观上表现为黄土由疏松多孔的粒状结构趋向于镶嵌结构,以架空孔隙为主导的大孔隙或消失或演变为镶嵌孔隙等小孔隙,土体逐渐变得密实。