基于新型电动装置的真空-电渗联合加固滩涂软土地基的试验研究

沿海地区滩涂软土由于承载力低、压缩性高,出现了从地面沉降到结构严重破坏等一系列岩土工程问题。本文利用自制研发的一种新型电动装置,将真空预压系统与电渗排水固结系统结合,充分利用2种方法的优点联合加固沿海滩涂软土。通过真空预压、真空-电渗和真空-间歇电渗3组室内试验验证新型电动装置与真空预压-电渗联合加固法的有效性,确定针对滩涂软土的最佳加固方法。结果表明:与真空预压和真空-电渗相比,真空-间歇电渗的孔隙水压力变幅较大,且土体沉降更大。同时,真空-间歇电渗加固后的土体抗剪强度和承载力较高,加固效果更加均匀。真空-间歇电渗能显著改善滩涂软土的力学性能,其排水效率较高,能够为滩涂软土联合加固技术的应用提供一定的理论依据。

不同电势梯度下新型复合电极的电渗固结试验

通过自行研制的新型复合电极(CCF),采用大连地区的海相软土,探讨在不同电势梯度下该电极的电渗排水效果.对有效电势、排水量等进行监测,通过求解得出排水速率、能耗等与加固效果相关的参数,对电渗加固性能进行分析,测算加固后的土体含水率,分析含水率变化与加固效果的关系,建立电流与排水速率,能耗与排水量间的关系.利用袖珍触探仪估算加固后的土体承载力,分析电势梯度对加固性能的影响.试验结果表明:当电势梯度为1 V/cm时,新型复合电极的有效电势占比达到61.7%,有效电势占比最高.同时,电渗排水速率能够长期保持较高值,且最终的土体承载力最大值达到253.2 kPa,其中,加固土体承载力高于160 kPa的占比约为79%,且承载力均在120 kPa以上,加固效果明显优于其他电势梯度下的电渗排水固结试验.

考虑颗粒破碎的钙质砂双屈服面模型

珊瑚岛礁主要由颗粒形状不规则、多孔隙、高压缩性、易破碎的钙质砂组成。在进行珊瑚岛礁生态开发建设时,由于其地基土钙质砂具有特殊性,有必要针对颗粒易破碎的钙质砂进行本构模型研究,为设计施工提供参考。本文通过开展不同围压下的钙质砂三轴试验并筛分颗粒,得到应力–应变关系曲线及级配变化曲线,结果表明:对于同一级配、同一密实度的钙质砂,在不同围压下存在不同程度的应变软化和剪胀性,尤其在较低围压下更为明显;存在应变软化和剪胀性的围压范围内,随着围压的增大,其偏应力峰值点和临胀点所对应的轴向应变越大;不同围压下钙质砂颗粒均出现了不同程度的颗粒破碎,且围压越大其颗粒破碎程度越大,细粒含量相对越多。同时,为准确描述考虑颗粒破碎的钙质砂应力–应变关系,基于分形理论和莫尔–库仑理论建立颗粒破碎指标对峰值内摩擦角进行修正,并结合试验数据对"南水"模型中的切线变形模量和切线体积比进行修正,明确了各材料常数的意义,建立了考虑颗粒破碎的钙质砂本构模型。采用Fortran语言将修正的本构模型汇编程序进行模拟,并与试验结果进行对比,两者较为吻合。此外,引用文献中相关试验数据对所建立的考虑颗粒破碎的钙质砂本构模型进行推广验证,表明该模型依然能较为准确地反映钙质砂在不同围压下存在的应变软化和剪胀性。

加载速率对干湿状态下珊瑚礁砂单颗粒压缩特性研究

为了研究加载速率对干湿状态下珊瑚礁砂单颗粒压缩特性的影响,采用干燥和浸泡两种状态下的珊瑚礁砂单颗粒开展不同加载速率的颗粒压碎试验,试验结果表明:①粒径为5~6 mm、6~7 mm、7~8 mm的珊瑚礁砂单颗粒特征抗拉强度分别为18.7、14.2、13.7 MPa,即单颗粒粒径与其特征抗拉强度成反比.②干湿状态下的珊瑚礁砂颗粒,随着加载速率的增加,动态拟合模量E V值均增大;相同的加载速率,干砂颗粒的动态拟合模量E V值比湿砂颗粒大:当加载速率分别为1、1.5、2 mm/min时,浸泡状态的拟合模量较干燥状态的拟合模量分别下降了1.86%、11.02%、24.43%.③随着加载速率的增大,干湿状态下的珊瑚礁砂颗粒破碎拟合后各粒径的分形维数D均增大;相同加载速率下,分析干湿状态下的珊瑚礁砂颗粒破碎后分形维数拟合数据可以得到,浸泡状态的珊瑚礁砂单颗粒破碎后的分形维数D比干燥状态下的珊瑚礁砂单颗粒破碎后稍大.