基于透明土的静压楔形桩沉桩效应模型试验研究

楔形桩是一种可以有效提高桩侧摩阻力的纵向变截面异形桩,然而针对该变截面桩沉桩效应特性方面的研究却相对较少。基于透明土材料和粒子图像测速技术(简称PIV),开展静压楔形桩沉桩模型试验,测得沉桩过程中桩周土体的位移场变化规律;沉桩过程中桩周土体位移场由激光射入透明土材料,与透明土材料之间的相互作用产生的独特散斑场,通过CCD(charge-coupled device)电荷耦合元件相机成像处理而获得。同时进行了等截面桩的沉桩模型试验,并对等混凝土材料用量情况下楔形桩和等截面桩的沉桩效应进行对比分析。最后,将此试验结果与基于常规试验手段的静压楔形桩沉桩模型试验和圆孔扩张理论计算结果进行对比分析,验证了基于透明土材料的静压楔形桩沉桩模型试验的准确性和可靠性。研究结果表明,基于透明土材料和PIV技术可以有效地开展静压楔形桩沉桩模型试验研究;楔形桩静压施工过程中对桩周土的影响范围约为等混凝土用量等截面桩的1.2倍。

PCC桩复合地基离心模型制备及桩土接触模拟

针对现有刚性桩复合地基离心模型试验技术的诸多局限性,综合考虑模型在材料、几何及桩土接触上的相似,首次设计了PCC桩复合地基离心模型试验并探讨了模型制备方法。配合专用切削、取土及回填试验器材,可以整齐高效地实现削土刮平、引孔取土、压桩就位和桩内回填操作,将常重力场下模型制备引起的扰动最小化,优化PCC桩复合地基离心模型制作过程。设计并开展反映本次离心模型中桩土摩擦接触特性的直剪试验,结果表明,离心模型中的桩帽与路堤砂、粗糙化的模型桩与软土层及下卧层的接触面摩尔-库伦摩擦角取值均在合理范围内,能够较好地代表PCC桩的桩-土接触特性。

桩承式加筋路堤有限元几何建模方法及边坡效应研究

桩承式加筋路堤常用的有限元几何建模方法包括单桩模型(含轴对称模型和单桩3D模型)、平面应变模型和3D断面模型,这些模型各具特点且前提假设各不相同,但却缺乏对比研究。使用非线性有限元软件ABAQUS结合现场试验结果进行了几何建模,对比分析了基于大面积堆载假定的模型与带边坡3D断面模型应力分布及变形的差异与原因。计算表明:3D断面模型最能反映桩承式加筋路堤真实工况,而单桩模型及大面积3D断面模型均低估了沉降量。边坡效应引起的水平位移及坡外隆起使得桩土沉降差、平均桩土应力比、桩顶荷载分担系数及土工加筋横向拉应力均在路肩区域达到极大值,且在路面范围内均大于大面积堆载工况。

脱湿速率对膨胀土堑坡稳定性的影响分析

以广西南宁膨胀土为研究对象,设置不同温湿度条件引起的脱湿环境,测试不同脱湿速率作用下,膨胀土的收缩特性以及持水能力,预测不同脱湿速率作用下非饱和土体渗透曲线,并对膨胀土边坡雨水入渗过程进行数值模拟计算。试验结果表明,脱湿速率越小,膨胀土收缩变形越大,这说明自然条件下湿度大的气候里,经过缓慢蒸发,表层土体的膨胀潜势会较大。数值计算结果表明,脱湿速率较小时,降雨后边坡雨水入渗的影响深度较大,这说明,湿度大的气候条件下,长期的蒸发过程,会导致更大的降雨入渗深度,从而不利于膨胀土边坡的稳定。

真空加载方式对排水板滤膜淤堵影响试验研究

塑料排水板滤膜的淤堵直接影响到真空预压排水固结法加固新近吹填淤泥的效果,而真空荷载加载方式是引起排水板滤膜淤堵的主要原因之一。通过室内模型试验,采用5种不同等效直径的排水板滤膜并通过控制不同的真空加载方式加固新近吹填淤泥。试验过程中对泥面沉降、排水板和土中不同深度的真空度进行监测,试验结束后测试排水板滤膜的渗透系数。试验结果表明:真空荷载不分级或者分级梯度太大,对真空预压排水固结法加固新近淤泥效果较差,排水板滤膜容易产生淤堵;排水板滤膜的等效孔径越小其淤堵情况越严重。排水板滤膜发生淤堵后其渗透系数将降低,对土体的排水固结产生不利的影响。作者建议:在真空预压处理新近吹填淤泥的工程实践中,宜选用较大的排水板滤膜等效孔,真空荷载宜采用分级加载方式,且每级真空梯度不宜过大。

热焊法对工程常用土工膜焊缝质量的影响

土工膜焊缝剥离强度和剪切强度是整个防渗结构可靠性保障的关键因素之一。为了得到热焊法对土工膜焊缝质量的影响，本文选择7种不同厚度的工程常用的HDPE土工膜在不同充气时间和充气压强条件下进行焊缝剥离试验和剪切试验。试验结果表明：在土工膜热焊法接缝条件下，热焊法的土工膜焊缝接缝质量稳定，接缝效率1最大为0．99，最小为0．85；接缝效率2最大为0．86，最小为0．37；接缝效率1在薄膜区0．25～0．75mm范围内受压强影响相对较大且成反比，受时间影响很小；土工膜在0．75～2．0mm范围内大小相近；土工膜焊缝效率2随着充气时间和充气压力均成反比，且在薄膜区0．25～1．00mm范围受影响较大，在厚膜1．00～2．00mm范围内影响很小。

堆石流变模型及在高填方路基工程中的应用

依托某堆石体填筑道基工程,对堆石体流变特性进行了研究。在三参数(b,c,d)流变模型基础上,引入了高木俊介线性加载模式,用于分析堆石体分级加载作用下的变形时变规律,同时还考虑了道基结构自重应力作用三角形分布特征。通过室内大型压缩试验结果,获取了模型所需参数,在此基础上对依托工程堆石体道基典型断面进行了流变分析,分析结果表明,道基结构自身压缩流变基本可以忽略。这一结论与压缩试验前后试样级配变化较小的试验结果相验证。

充气时间和充气压力对土工膜焊缝剥离强度影响

土工膜焊缝剥离强度是整个防渗结构可靠性保障的关键因素之一。为了分析充气时间和充气压力对土工膜焊缝剥离强度质量的影响，选择7种不同厚度的HDPE土工膜在不同充气时间和充气压力条件下进行焊缝剥离强度试验。试验结果表明：在相同土工膜厚度和充气时间（3 min或10 min）条件下充气压力越大，焊缝剥离强度越小，土工膜厚度在0.25~1.00 mm范围内影响较大，在土工膜厚度1.00~2.00 mm范围影响较小；相同土工膜厚度和充气压力（0.1 MPa或0.2 MPa）条件下在土工膜厚度较薄范围0.25~1.00 mm内随着充气时间的增加剥离强度在减小，影响较小，在土工膜厚度较厚范围内1.00~2.00 mm范围内充气时间对剥离强度影响很小，可以忽略不计；相同充气时间和充气压力条件下，土工膜焊缝剥离强度随着土工膜厚度的增加而增大；土工膜焊缝工艺在土工膜厚度小于1.0 mm时，充气压力宜选择0.1 MPa；土工膜厚度大于1.0 mm时，充气压力宜选择0.2 MPa，充气时间可统一选择为10 min。

用于咸寒地区渠道衬垫的GCL特性试验

为了研究GCL膨润土防水毯用于咸寒地区渠道衬垫系统的有效性,对膨润土防水毯进行水化试验、干湿循环试验、冻融循环试验、自愈能力试验,研究GCL的膨胀和渗透特性,分析影响材料渗透系数的因素。结果表明:水化液对材料的渗透性影响较大,离子浓度越高,渗透系数越大,未经水化的材料不能直接用于施工中;材料经历干湿循环后,渗透系数变化不大,并具有良好的自愈性;随着冻融循环次数的增加,渗透系数逐渐减小,GCL在严寒条件下能保持良好的防渗性;膨润土的压缩率与渗透系数呈正相关,变形随着冻融次数的增加而减小,抗变形能力增加,GCL可用于北疆严寒区渠道防渗。