碱渣-粉煤灰基地聚合物固化软黏土的强度及渗透性研究

“双碳”背景下寻找低碳环保的固化剂替代水泥等传统固化剂进行软土地基加固受到越来越多的关注。利用碱渣(SR)和粉煤灰(FA)制备碱渣-粉煤灰基地聚合物(SR-FAG),通过无侧限抗压强度试验(UCST)和渗透试验(PT),以及扫描电镜(SEM)试验、X射线衍射(XRD)分析与傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试开展了SR-FAG固化含水率超液限软黏土的试验研究,分析了SR掺量、FA掺量及养护龄期对SR-FAG固化土无侧限抗压强度及渗透性的影响,并探讨了固化机理。研究表明:SR掺量对SR-FAG固化土的早期强度增长作用较明显,7 d的强度可达到28 d的56%~89%,而后期强度增长主要受FA掺量影响。当SR掺量为30%且FA掺量达到25%时,SR-FAG固化土28 d的强度可达到1.6 MPa,并随龄期持续增长。SR-FAG固化土90 d龄期的渗透系数比固化前降低近一个数量级,达到1.344×10^(-8)cm/s。C-S-H凝胶充填固化土中土颗(团)粒的大孔隙,并发挥胶结作用,导致SR-FAG固化土的早期强度增长与渗透性降低,而后期强度增长则与硅铝酸盐凝胶的胶结作用密切相关。

深厚软土地铁车站基坑立柱隆起简化分析方法

软土深基坑开挖中的立柱隆起量通常较大而会威胁支护体系的安全。软土基坑立柱隆起分析涉及土体-立柱(立柱桩)-内支撑之间复杂的相互作用,尤其需要掌握不排水开挖过程中的土体隆起规律,目前还没有一个合适的简化计算方法。首先适当简化了地铁基坑土体-立柱(立柱桩)-内支撑的相互作用,给出一个可以应用于工程设计的立柱隆起分析模型,其中的关键点是确定立柱桩桩周土的隆起变形曲线。通过数值分析方法,给出深厚软土典型地铁车站基坑坑底土体隆起的归一化曲线,提出通过连续墙最大侧向变形预估坑底土体隆起变形的方法。最后以上海某地铁车站基坑为例,详细说明采用这一设计方法计算立柱隆起的过程,结合实测结果验证其合理性;并结合计算结果对地铁车站基坑立柱桩的受力、变形特征以及立柱隆起控制的设计原理进行更为深入的讨论。

两种固结方式下软黏土三轴不排水剪切的模量

原位软土处于K0固结状态因此变形具有显著的非线性和各向异性,然而室内三轴剪切试验通常采用等向固结方式,目前对K0固结和等向固结两种方式下不排水剪切的模量Eu的差别还未系统的对比总结过。采用上海软黏土的原状土样和重塑土样,进行了三轴等向固结压缩(ICUC)、K0固结压缩(ACUC)和K0固结拉伸(ACUE)三种不排水剪切试验,对比分析了应力-应变曲线、不排水模量E_(u)的非线性特性以及双曲线模型的参数值。研究结果表明,同等应变下ICUC试验的E_(u)与ACUE试验相近,但要大于ACUC试验值;ACUC试验与ACUE试验具有相近的初始模量和破坏比。结合试验结果和双曲线模型,推导给出了适用于这三种试验的归一化模量的统一表达式,并给出了上海软黏土的参数值。

不同应力路径下上海软黏土三轴不排水剪切孔压的对比

软黏土不排水剪切过程中的孔隙水压力分析是软土工程的一个重要研究方向。三轴试验是研究软黏土不排水剪切孔压及孔压系数的传统方法,而孔压以及孔压系数的大小与应力路径以及剪应变的大小有关。利用GDS应力路径三轴仪,对上海软黏土原状土样与重塑土样进行了三轴ICUC(等压固结压缩剪切),三轴ACUC(K0固结压缩剪切)和三轴ACUE(K0固结拉伸剪切)三种应力路径的不排水剪切试验,对比这三种试验的剪切孔压及孔压系数的大小及变化规律,给出结构性以及各向异性对剪切孔压的影响规律。最后根据试验结果给出了上海软黏土在变形较大情况下的剪切孔压—应变双曲线模型的参数,可供设计计算采用。

延长油田YZZ油区长6油藏调整治理研究

针对延长油田YZZ油区存在的平面产液结构不均衡,纵向上水驱动用程度低等问题,首先在平面上通过细分注水单元、差异化注水,均衡补充地层能量;然后在剖面上对不吸水或压高注不进的注水井实施措施增注,有效提高水驱动用程度;再对地层能量得到恢复的区域,进行油井重复压裂,提高单井产能。矿场应用结果表明:运用该方法可改善注水开发效果,降低自然递减率,达到了稳产增产的目标,为低渗透长6油藏注水开发提供宝贵经验。

饱和软粘土一维次压缩系数C_a值的试验研究

采用上海饱和软粘土的重塑土样进行室内长期一维压缩试验,研究了应力历史、加载比以及加载时间对次压缩系数Ca值的影响,得到了上海软粘土Cc与Ca值间的关系,并采用e0与ep的关系来解释Ca值在某些情况下发生变化的现象。

粘性土各向异性特性的PFC数值模拟

本文采用PFC2D来建立能够反映粘性土微观结构的模型,对不同方向的切样分别进行剪切试验,得到不同方向上剪切的应力应变曲线、剪应变-体应变曲线,求得不同方向上的弹性模量、泊松比、体积模量和剪切模量4个参数,得到其变化规律。粘性土各个方向上剪切强度峰值强度基本沿竖直方向对称分布,呈现出由竖直方向到水平方向剪切的峰值强度由大到小的变化规律。

一种新的碎石桩法处理液化粉土地基的设计方法

由于各种因素的影响,碎石桩处理液化粉土地基的挤密效果与设计计算结果在某些情况下会有较大的差别。本文通过某高速公路试验路段的实测资料,分析和总结了影响碎石桩挤密效果的六方面的影响因素,并在此基础上提出了一种可以考虑碎石桩置换率、粉土黏粒含量和土层埋深的新的设计方法,并通过工程资料验证了该方法的合理性。

地下连续墙施工对临近建筑物沉降的影响

近年来 ,地下连续墙在基坑围护中成为优先考虑的方案之一 ,它具有结构刚性大 ,适应各种地质条件 ,施工深度快 ,施工噪音小、震动小 ,机械化程度高等优点。通过现场监测数据以及有限元计算 。

路堤荷载下桩土复合地基性状分析

采用传递函数法和单元体相结合的方法研究路堤荷载下桩土复合地基的性状。首先,通过对土中的位移分布做适当的假设,推导得出了桩土复合地基性状的弹性解析解;然后,采用该方法分析了路堤刚度、桩土刚度比和桩长对桩土应力比的影响,以及路堤刚度对桩土相对位移和负摩阻力的影响,得到的规律与已有的认识较为统一;最后,用该方法对一高速公路搅拌桩复合地基桩土应力进行计算分析。结果表明:计算值和实测值吻合较好,该方法有较大的实用价值。

一个考虑土的各向异性的孔压公式及其应用

为了研究粘土的各向异性对孔压生成的影响,在修正剑桥模型的基础上,采用关口-太田应力比概念、结合邢义川-郑颖人方程,构造了一个各向异性旋转屈服面,建立了一个各向异性弹塑性本构模型;据此推导出一个各向异性孔压表达式,该式可以考虑Lode角以及主应力轴的平面旋转对孔压的影响;并采用新的孔压表达式着重分析了三轴应力状态下Lode角旋转以及主应力轴旋转所造成的孔压发展,并对条形荷载下的平面应变各向异性粘土地基中的孔压发展进行了计算。计算结果表明,地基中由于Lode角旋转造成的孔压不明显,但在荷载边角位置主应力轴旋转造成的孔压不容忽视,尤其是在埋深相对较浅的位置。

应变速率对粘土不排水抗剪强度的影响

由于流变特性的影响,饱和粘土的不排水抗剪强度与加载速率有关。应变速率对粘土不排水抗剪强度的影响程度通常采用应变率参数(应变速率增长10倍下不排水抗剪强度的增长率)来反映。国外大量的试验结果表明这个参数为8%～20%,而大部分在12%左右,并且超固结比、固结状态、试验类型对应变率参数ρ的影响并不明显。介绍了一个用来研究应变率参数ρ的各向异性弹粘塑性本构模型,在这个本构模型的基础上推导得出了应变率参数ρ的理论表达式。实际上,只要是采用滞后变形理论构建的流变本构模型,都可以推导得出这个公式。这个公式从理论上证明了应变率参数与固结状态、试验类型的无关性。众多试验结果表明,对于大多数粘土,压缩指数与次压缩指数的比值大都为0.03～0.05,代入公式中ρ的计算结果为7.2%～12.2%。试验中所得到的高达20%的数值与灵敏性土在结构破损明显阶段所具有较高的压缩指数与次压缩指数的比值有关。计算结果与一些试验结果的对比表明了这个表达式的可靠性。

结构性对上海软土次压缩特性的影响

针对上海地区淤泥质粘土的原状土样(具有凝聚型结构)和重塑土样(具有分散型结构)进行一维压缩试验,探讨结构性对上海淤泥质软土次压缩特性的影响。结果表明,具有分散型结构重塑土的压缩指数Cc、次压缩系数Ca以及Cα/Cc为定值,并不随固结压力的变化而产生明显变化;但原状土在达到结构屈服强度时,由凝聚型结构向分散型结构转化,并造成Cc、Cα以及Cα/Cc值迅速增大直至峰值,再随着压力的增大而减小。另外,结构上的大幅调整造成了原状土e-lgt曲线的反S特征不明显。

上海地区第4层淤泥质黏土灵敏性试验与分析

采用无侧限抗压强度试验、室内微型十字板剪切试验和原位十字板剪切试验对上海地区广泛分布的第4层淤泥质黏土的灵敏性进行了研究,并通过长达半年的触变恢复试验评价触变性对该软黏土灵敏性的作用.试验结果表明,由无侧限抗压强度试验得到的灵敏度约为十字板试验的1.8倍,手工重塑导致比十字板重塑更低的强度是造成这2种试验测得的灵敏度有较大差别的主要原因,因此不能直接采用原位十字板试验结果来评价该土层的结构性.长达半年的触变恢复试验结果表明触变性对上海第4层淤泥质黏土灵敏性的作用不可忽视,在采用传统的无侧限抗压强度试验所测得的灵敏度中至少有1/3是由于触变性造成的.

重塑上海淤泥质粘土直剪试验

直剪试验是测定土体抗剪强度常用的方法。通过对重塑上海第4层淤泥质粘土分别进行固结快剪和慢剪试验,对慢剪和快剪的剪应力和剪切位移曲线以及慢剪和快剪的抗剪强度曲线进行分析,并对其剪应力与剪切位移关系曲线进行归一化分析,拟合得到各竖向压力下τ?S?S的归一化方程,进而统一了各竖向压力下τ/P.S?S的归一化方程,并通过抗剪强度曲线图可得到抗剪强度参数粘聚力(c)和内摩擦角(?);抗剪强度和剪切破坏时与剪切面上的含水率有较好的线性关系。

上海软黏土强度固有各向异性

采用室内异形十字板试验对上海淤泥质黏土原生结构导致的不排水抗剪强度的固有各向异性特征进行研究.从基坑中取得筒状土样,然后采用两个具有不同长宽比的矩形板头和三个不同角度(30°,45°和60°)的菱形板头进行室内异形十字板剪切试验,得到了原状土在不同方向破坏面上的不排水抗剪强度.结果表明:由于上海软黏土原生结构的影响,在总应力为零的情况下,其不排水抗剪强度随着破坏面与水平面夹角的增大而增大,即破坏面为水平向时强度最小,竖直向时强度最大.十字板试验结果与直剪试验、无侧限抗压强度试验的结果有很好的一致性.推荐采用Casagrande和Carrillo提出的公式来计算上海软黏土各向异性不排水强度.

我国沿海地区软黏土压缩指数统计及与国外其他地区对比

国内学者对我国沿海各地区软土的压缩指数与物理指标的相关性进行了详细的研究,但针对这些统计关系的整体分析以及与国外研究成果的对比仍然比较缺乏。通过对比国外不同地区的压缩指数与液限(8个)、压缩指数与初始孔隙比(7个)、压缩指数与天然含水率(6个)的关系式,发现压缩指数与天然含水率之间的相关性较好,并给出了一个适用范围更广的统计关系。收集我国沿海多个地区的压缩指数与天然含水率统计关系式以及试验数据,对比发现压缩指数与天然含水率的线性关系整体上可以分为两类:南方地区(深圳、广州)具有较低的斜率,约为0.008,与国外的0.01较为接近;而北方地区(天津、连云港、上海)具有较大斜率,约为0.02。这可能与土的结构性有关。还就土样质量对压缩指数与天然含水率统计关系的影响以及Lambe和Whitman提出压缩比与天然含水率统计关系的适用性进行了评价。

打桩引起的地面振动的测试与分析

对某工程桩基施工过程中的地面振动进行现场测试 ,利用实测数据 ,分析了场地土特性以及打桩入土深度对地面振动的影响规律 ,得出了场地土比贯入阻力值ps 与桩 -土系统主振频率的关系 。

上海地区滨海相软黏土十字板强度分析

利用上海地区滨海相软黏土的十字板试验和土工测试数据,分析了十字板强度与深度的线性关系、十字板不排水抗剪强度与上覆有效压力之比随埋深及塑性指数的关系与变化规律,研究了每层土十字板强度平均值与静力触探比贯入阻力平均值之间的相关性,并与已有研究成果作了对比。

旋流池半地下连续墙筒形结构内力变形分析

基于弹性薄板理论,推导出旋流池开挖过程中一种新的围护结构半地下连续墙,在侧向水土荷载作用下的变形和内力方程.根据理论公式,系统地分析了端部自由和端部固定两种边界条件下旋流池半地下连续墙筒形结构的变形和内力特点,并分析了各参数包括筒壁厚度、直径、高度和模量对其内力和变形的影响.研究结果表明,旋流池半地下连续墙围护结构在侧向水土荷载作用下的内力主要以环向压力为主,弯矩和剪力值除在端部较大外,其余位置都较小;当端部固定时,最大变形值出现在中部靠下的位置,变形值总体上较小;在各种影响因素中,旋流池半径对筒壁的内力和变形影响最大.最后,对旋流池半地下连续墙筒形围护结构的设计计算提出了建议.