萧山黏土非达西渗流性状的试验研究

针对传统固结理论不能考虑非达西渗流的不足,研究了渗流速度与水力梯度的非线性关系,总结出4种非达西渗流模型来研究在加载条件下土的渗透性的变化规律.利用GDS高级固结仪对萧山黏土试样进行了固结渗透联合试验,设定了多级常水头渗透试验并整理出渗流速度、水力梯度等相关试验结果,分析了非达西渗流模型的土性参数.试验与分析结果表明,三参数模型、幂指数模型和非线性分段模型这3种非达西渗流模型的拟合效果较好;折线渗流模型简单实用,在特殊情况下可以简化为线性渗流模型或达西定律.4种非达西渗流模型对于萧山黏土的渗流特性研究都是适用的.

软土的一维非线性固结计算参数及其测定

基于e-lgp和e-lgkv的非线性经验公式,建立了能综合考虑土的压缩性和渗透性在固结过程中呈非线性变化、荷载变化和自重等复杂因素的一维非线性固结控制方程,总结出5个一维非线性固结计算参数.针对国内传统固结渗透试验设备的缺陷和试验方法上受缚于太沙基一维线性固结理论,介绍了GDS先进固结仪的硬件组成和软件系统GDSLAB v2,强调了本套试验设备在测定软土非线性固结计算参数的优势.根据对萧山软土的试验数据分析,详细列出了基于GDS先进固结仪的一维非线性固结计算参数的测定结果,证明了软土固结过程中压缩性和渗透性随固结压力非线性变化的特性.

基于GDS的萧山黏土非线性压缩特性试验研究

总结反映黏土孔隙比随固结压力的变化规律的e-logp模型,Ec-p模型,log(e+ec)-logp模型等3种非线性压缩模型的基础上,提出了考虑先期固结压力影响的log(e+ec)-log(p-pc)压缩模型。利用GDS高级固结仪对萧山原状黏土的7个试样进行了分级加载固结试验,整理固结压力与孔隙比等试验数据,分别确定了4种压缩模型的土性参数。试验与分析结果表明传统固结理论用黏土压缩系数av1-2代替变化值av,降低计算精度,且不能反映黏土的非线性压缩规律;大变形与小变形确定的孔隙比e数值上基本相同;从拟合结果与实用角度出发,选取ec=1的log(e+ec)-logp与log(e+ec)-log(p-pc)压缩模型最适用于描述萧山黏土的非线性压缩特性。

超固结土的一维非线性固结计算参数及其试验测定

基于e-lgp和e-lgkv的非线性经验公式来分析超固结土问题,并建立了能综合考虑土的压缩性和渗透性在固结过程中呈非线性变化、荷载变化和自重等复杂因素的一维非线性固结控制方程,总结出7个一维非线性超固结土的计算参数。利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行超固结土的一维固结渗透联合试验,整理分析实验数据,并详细列出了基于GDS高级固结仪的一维非线性固结计算参数的测定结果,证明了超固结土在固结过程中压缩性和渗透性随固结压力非线性变化的特性。

持力层桩底后注浆优化效果分析

通过对温州某工程的静载试验对比,分析了钻孔灌注桩在持力层桩底注浆或不注浆的承载力和沉降规律。从定量的角度进行持力层注浆效果优化分析,在确保工程桩安全的前提下降低了成本并缩短了施工工期。

现浇薄壁筒桩水平荷载作用的计算研究

介绍了目前大直径现浇混凝土薄壁筒桩水平受力研究的进展情况,讨论了水平受力机制、设计思路及计算分析方法。通过计算分析表明,在单桩水平承载力的确定方法中,水平静载试验最能反应实际情况;影响筒桩单桩水平承载力的因素包括桩的截面刚度、材料强度、桩侧土质条件、桩的入土深度、桩顶约束情况等;筒桩具有很大的抗压抗弯能力,可以承受强大的水平推力,并可节省大量材料。

基于GDS的黏土非线性渗透特性试验研究

基于黏土渗透性与孔隙比的非线性关系,讨论和总结了4种渗透模型,即lg[kv(1+e)]-lge渗透模型、e-lgkv渗透模型、lgkv-lge渗透模型和lgkv-lg(1+e)渗透模型。来用GDS高级固结仪,对萧山黏土8个试样进行了一维固结渗透联合试验,使用直接法整理固结压力作用下渗透系数等试验结果,分析了对应于4种非线性渗透模型的土性参数。试验与分析结果表明,萧山黏土渗透性随固结压力增加呈现非线性减少,在50～1600kPa压力作用下其的渗透系数从8×10-8cm.s-1减少为8×10-9cm.s-1;4种非线性渗透模型对萧山黏土都是适用的。

考虑桩体内径向渗流的复合地基固结解

考虑了桩体内径竖向组合渗流和涂抹区土体水平渗透系数的两种变化模式,得到了此类固结问题的控制方程.采用新的初始条件,得到了控制方程的解答,给出了桩周土体和桩体内的平均孔压.在此基础上,把桩体的固结压缩引入对复合地基总平均固结度的定义中,分别给出了复合地基按应力和按应变定义的总平均固结度.结果表明:按应力和按应变定义的复合地基的总平均固结度相等;考虑桩体内径向渗流比不考虑桩体内径向渗流的复合地基固结度要小,而且随着桩间距的增大,两者之间的差值逐渐减小;考虑涂抹区水平渗透系数逐渐变化比假定涂抹区水平渗透系数保持不变的复合地基的总平均固结度大.

超固结土的一维固结理论及其试验研究

基于超固结饱和土固结理论,针对变荷载、自重应力分布等条件下提出了相应的一维超固结土问题的控制方程,总结出六个超固结土的一维线性固结计算参数,并采用半解析法编制了求解该问题的Fortran计算程序。利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行超固结土的一维固结渗透联合试验以及一维固结压缩试验,将测定的一维超固结土计算参数引入理论程序中,分别对比了位移、平均固结度、底部孔压这三者随时间变化的理论和试验曲线。结果表明:超固结土的一维线性固结理论比正常固结土的一维线性固结理论更接近试验结果,验证了超固结土的固结理论,表明了考虑土体应力历史对固结计算的重要性。

超固结土的一维固结计算参数及其测定

基于超固结饱和土固结理论,针对变荷载、自重应力分布等条件下提出了相应的一维超固结土问题的控制方程,总结出六个超固结土的一维线性固结计算参数。鉴于国内通用的固结渗透试验设备的种种弊端,提出利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行一维固结和渗透联合试验,根据对试验数据的整理分析,确定了基于GDS高级固结仪系统的超固结土的一维固结计算参数,为验证超固结土理论奠定基础。

非饱和土中弹性支承桩的扭转振动响应分析

基于已建立的非饱和土中的波动方程,对均质非饱和滞回阻尼土层中的弹性支承桩扭转振动特性进行了分析。首先利用拉普拉斯变换,在拉氏变换域中求得了土体振动位移形式解,依据桩土接触面处的衔接条件将该解耦合进桩身动力平衡方程,求解桩的动力平衡方程,得到了桩顶速度导纳的频域响应解析解和半正弦脉冲激励作用下桩顶时域响应的半解析解,并分析了主要参数对振动特性的影响。结果表明,桩底支承刚度因子影响较大,土滞回材料阻尼有一定的影响,而土底支承刚度因子基本没有影响。

Ⅰ-Ⅱ型裂纹发展的剪应力准则研究

将Ⅰ-Ⅱ型裂纹表面的剪应力引入裂尖应力强度因子的计算,获得了含中心闭合裂纹在不同裂纹长度、倾角以及摩擦系数下裂纹尖端的应力强度因子值。引入等径向剪应力线rτθ这一概念,在预测裂纹发生临界扩展时提出以下两个假设:闭合裂纹将沿着等rτθ线上双剪应力和最小的方向扩展;裂纹尖端的应力强度因子KⅡ达到材料的临界值KⅡC,裂纹将开始扩展;建立了Ⅰ-Ⅱ型闭合裂纹的剪应力准则。利用所建立的断裂判据计算求得的临界起裂角cθ与各种经典复合型断裂准则计算裂纹起裂角的结果较为接近,将其应用于Ⅰ-Ⅱ型裂纹的断裂判定是安全的。

基于无人机和深度学习的大型垃圾填埋场覆膜病害智能识别方法研究

为提高大型生活垃圾卫生填埋场的堆体覆膜穿刺、撕裂等常见病害的巡检效率,以广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场为研究对象,基于无人机航拍和深度学习模型,考察了无人机的选型和巡航参数,使用无人机采集病害样本并在病害图像识别模型中采用过采样的训练策略。并在YOLOv5模型上增加细微目标识别层,可实现较高的识别准确率与召回率。研究结果表明:在病害图库样本数量相对有限的前提下利用过采样的策略提升了样本的代表性与均衡性,显著提高了模型病害识别的准确率。无人机结合高精度RTK定位技术能准确定位航拍照片坐标,解决了无明显参照物下覆膜病害定位困难的问题。通过查询病害缺陷照片的地理信息,可以快速找到病害位置,有助于及时开展修复作业。

基于指数形式渗流考虑初始有效应力非均匀分布的软土一维非线性固结分析

结合室内固结渗透联合试验资料,考虑实际中的变荷载以及地基中初始有效应力的真实分布,建立基于指数形式渗流定律的一维非线性固结方程,并得到其差分数值解。在指数形式渗流定律退化为达西定律的前提下,将变荷载下假定初始有效应力沿深度均匀分布和固结系数保持不变的解析解与相应的差分解进行对比,验证差分解的可靠性。在此基础上,分析不同参数下的非线性固结性状。结果表明:最终有效应力与初始有效应力平均值的比值较小(≤2)时,随着渗流定律中指数的增加,在较小时间因子下固结速率会加快,而在较大时间因子下会变慢;但是随着最终有效应力与初始有效应力平均值比值的增大,固结曲线在全过程中均会表现出随着指数的增加固结速率加快的性状;初始有效应力沿深度线性增加下的固结速率要比均匀分布下的固结速率快;变荷载的加荷速率越快则固结速率也越快。此外,最终有效应力与初始有效应力平均值的比值以及描述土体非线性固结特性的参数均对非线性固结性状有较大影响。

碱激发矿粉协同垃圾焚烧飞灰固化浓缩液污泥试验研究

采用浸没式燃烧工艺产生的生活垃圾填埋场浓缩液污泥具有极高易溶盐含量的特征。水泥对其固化成本高且效果不理想。以矿粉和垃圾焚烧飞灰为前驱体,NaOH和Na_(2)SiO_(3)溶液为碱激发剂制备地聚物胶凝材料,用于固化浓缩液污泥。对固化污泥进行一系列无侧限抗压强度试验,浸泡试验以及矿物成分物相转换,热稳定性和微观结构分析,探索碱激发矿粉/飞灰胶凝材料对浓缩液污泥的固化效果和固化机理。试验结果表明:碱激发矿粉/飞灰胶凝材料可高效环保地对浓缩液污泥进行有效固化。固化污泥的28d无侧限抗压强度随矿粉掺量的增加而增加,飞灰可有效促进前驱体的聚合反应,提高固化污泥的抗压强度和水稳定性;相应于矿粉掺量为10%,20%,30%和40%时,复掺30%飞灰的固化污泥的28d无侧限抗压强度分别增加31%、157%、62%和36%。以20%以上矿粉和30%飞灰为前驱体的地聚物固化污泥可满足填埋场的填埋强度,水稳定性和浸出毒性要求。以40%矿粉和30%飞灰为前驱体的地聚物固化污泥的28d无侧限抗压强度超过25MPa,远大于相同掺量水泥和飞灰的固化污泥。碱激发矿粉/飞灰胶凝材料固化浓缩液污泥的微观固化机制可解释为:矿粉/飞灰前驱体在碱激发条件下生成三维网状地聚物胶凝材料,可对浓缩液污泥实现有效的胶结和包裹。采用飞灰作为矿粉的部分替代品可有效地实现有害废物资源化和矿粉消耗减量化的节能环保目的,达到飞灰与浓缩液污泥的危废/固废“共处理”目标。

循环剪切对格栅-土石混合体界面特性的影响

为了研究不同含石量下土石混合体-格栅界面的循环剪切特性,采用循环直剪仪,在不同的竖向应力、剪切位移幅值和剪切频率下进行了单调直剪试验、循环直剪试验和循环后单调直剪试验,探究了5种含石量(0%、25%、50%、75%、100%)、3种剪切位移幅值(1、3、6 mm)和3种剪切频率(0.2、1.0、2.0 Hz)对土石混合体-格栅界面的峰值剪切应力和体变规律的影响。试验结果表明,含石量在0%~75%之间时,随着含石量的增大,土石混合体-格栅界面的循环峰值剪切应力和最大剪切刚度均随之提高,最终竖向位移绝对值和最大阻尼比随之减小;含石量继续增大至100%,土石混合体-格栅界面的最大峰值剪切应力和最大剪切刚度均随之减小,最终竖向位移的绝对值和最大阻尼比随之增大。在同一含石量下,剪切位移幅值和剪切频率越大,界面最大峰值剪切应力和最终竖向位移绝对值也越大。与单调直剪试验相比,循环后单调直剪试验得到的内摩擦角和似黏聚力有所增加,含石量在0%~75%的范围内,内摩擦角和似黏聚力随含石量的增大而线性增加,含石量继续增加至100%,内摩擦角和似黏聚力随之减小。

考虑筋土界面软化的三明治形加筋土挡墙地震响应分析

三明治形加筋土挡墙作为一种新型的加筋土结构具有黏土的廉价、取材较方便、砂土界面剪切强度较高等优点。基于室内大型直剪仪研究了地震荷载作用下砂土与格栅界面的动力特性,通过回归分析得到了加筋土挡墙中筋土界面剪切刚度在动荷载作用下呈现剪切软化的变化规律经验公式;然后编制fish语言将该公式导入FLAC^3D软件中,建立了考虑筋土界面剪切刚度变化规律的三维计算模型,分析了加筋土挡墙的各种设计参数(挡墙的高度、筋材的长度、筋材的弹性模量、筋材的间距、面板的类型)对三明治形加筋土挡墙动力特性的影响。结果表明:加筋土挡墙的高度越高,面板的侧向位移越大;当峰值加速度为0.2 g(g为重力加速度)时,潜在破裂面交于墙顶接近0.36 H(H为挡土墙高),峰值加速度为0.4 g时,潜在破裂面交于墙顶接近0.47 H;筋材弹性模量的增大和筋材间距的减小能够增加挡墙的抗变形能力,且随着筋材长度的增加,面板最大水平位移逐渐减小;在两种峰值加速度下,模块式面板加筋土挡墙容易发生局部面板鼓胀破坏,而整体式面板加筋土挡墙容易发生整体倾倒破坏。

循环荷载作用下三明治形加筋土挡墙的模型试验与数值模拟

为研究循环荷载作用下三明治形加筋土挡墙的受力特性,进行了一系列砂土加筋土挡墙和三明治形加筋土挡墙的动加载室内模型试验。针对不同的加载特征,分析加筋土挡墙的变形和应力响应。采用FLAC3D建立三明治形加筋土挡墙的数值计算模型,通过与模型试验的对比,验证了计算模型的可靠性,分析了循环荷载下挡墙的变形、加速度和潜在破裂面。研究结果表明:三明治形加筋土挡墙变形与竖向土压力随荷载幅值、荷载频率和激振器个数的增加而增大;荷载对土压力的影响随距振源距离的增大而减小;相同加载条件下,三明治形挡墙的顶部沉降更大;随着挡墙高度的增加,土压力的振动幅值逐渐增大,土压力峰值减小;挡墙沉降并非成层均匀沉降,内部分层沉降出现双峰值;随墙高减小加速度衰减,加速度峰值在挡墙上部的平均衰减率最大;三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙破裂面位置相近。地面交通荷载引起的振动对挡墙结构产生不利影响是加筋挡墙的研究重点。

真空联合堆载预压处理深厚软土的效果分析

本文基于真空联合堆载法在广州南沙区某工程应用实例,结合工程处理A区的膜下真空度、孔隙水压力、分层沉降、土体水平位移等现场实测数据,对真空联合堆载预压加固处理深厚软土效果进行分析。结果表明:真空联合堆载预压技术改善了土体的物理性质,对深厚软土加固具有良好效果。

含腐殖酸水泥土的强度特性研究

因南沙有机质软土的不良工程性质常需使用水泥进行固化处理,软土有机质中对固化效果影响最大的是腐殖酸。本文以南沙重塑软土为研究对象,通过无侧限抗压强度试验分析了腐殖酸对水泥土强度特性的影响规律。结果表明:含腐殖酸的水泥土无侧限抗压强度随着腐殖酸含量的增加而降低,随着龄期和水泥含量的增加得到了提高。腐殖酸对于水泥土强度有明显影响,但随着腐殖酸含量的增加,其影响效果明显减弱;对于一定含量腐殖酸的水泥土,当水泥含量增加到一定程度后,强度会随着水泥的增加呈现较为明显的提高。