植入式排水桩固结理论

植入式排水桩可消除临近土层中的超静孔压、提升桩侧土体强度,是一种适用于滨海深厚软土地基的新型桩基技术。为研究桩侧临近土层中孔压消散和固结度发展规律,将水泥土视为涂抹区,并基于椭圆柱排水体假设和坐标变换方法,推导了真空负压作用下植入式排水桩固结解析解。在模型试验检验理论可靠性的基础之上开展算例分析,发现真空负压传递主要集中在塑料排水板附近,土层中超静孔压平面分布呈“8”字型;真空负压作用时间和水泥土渗透性对排水桩加固效果影响显著;水泥土渗透性在排水固结和硬化作用下快速下降,真空抽排水时间应控制在5 d以内。研究成果为植入式排水桩技术进一步研发及推广应用奠定了基础。

抽排水时间对静钻根植排水桩承载特性的影响

为了研究真空负压抽排水时间对静钻根植排水桩承载特性的影响,开展了多组不同抽排水时间情况下静钻根植排水桩和静钻根植桩模型试验,对比测试了孔压发展变化和不同阶段的桩基承载力。结果表明:抽真空过程中,排水桩桩周孔压在前8 h内消散速率较快,随后逐渐变缓;相较于静钻根植桩,真空负压抽排水3、8、72 h后28 d,静钻根植排水桩桩基的极限承载力分别提高了56%、61%、74%,抗变形能力分别提高了10.2%、89.8%、124.5%。抽排水能够显著加快水泥土固化时间,提高桩周土体强度特性,进而提高静钻根植排水桩的承载力和抗变形能力,因此具有较好的推广价值。

考虑温度效应的饱和土地基固结理论

考虑温度(加热)的固结理论是当今岩土工程领域颇为关注的研究课题之一,其在能源地下工程、核废料处置和热法地基处理等方面具有应用背景。针对现有热固结理论研究的不足,考虑加热对土体固结压缩特性和孔隙水压力的影响,给出了荷载和加热联合作用下饱和土地基固结沉降、超静孔压和固结度的实用计算方法。基于详细的参数计算分析,探讨了热固结理论的合理性。最后开展耦合加热的软土地基和竖井地基模型试验,将理论解答与实测结果进行对比分析,检验理论的准确性与可靠性。研究结果表明,所建立的热固结理论可以分析地基在加热后的回弹与沉降,解释加热引起的超静孔压上升和快速消散,扩展了常温下的经典固结理论,可供涉热岩土工程相关问题分析时参考。

真空预压联合间歇式加热排水固结法加固软黏土模型试验研究

针对滨海地区软黏土含水量高、压缩性大、抗剪强度低的特点,提出真空预压联合间歇式加热排水固结的新型软基加固技术。首先利用改装后的固结装置开展模型试验,监测软土地基加固过程中的真空度、沉降、孔压和温度变化过程。预压结束后,测试模型地基土体的物理力学特性参数,对比不同加固方法的处理效果。结果表明:采用间歇式加热真空预压沉降量比常规真空预压沉降量大,比持续加热的真空预压沉降量略小;间歇式加热真空预压法处理后的土体含水率明显降低;真空预压联合间歇加热技术有利于降低土体流变性,增强土体稳定性,具有一定的经济性,因此推荐在实际工程中应用。

考虑温度效应的软土固结蠕变耦合模型

软土的固结蠕变是软土地基及构筑物长期变形和稳定性的重要影响因素。在涉热岩土工程兴起和逐渐发展的背景下,研究软土在热力耦合作用下的固结蠕变特性并建立力学模型,对于评估涉热工程软土场地长期变形及稳定性具有重要意义。对此,针对典型滨海软土开展热固结蠕变试验,得到热固结蠕变特性及相关参数取值,建立考虑温度效应的固结蠕变经验公式。结合弹黏塑性理论和热固结理论,推导考虑温度效应的固结蠕变耦合力学模型。在合理性验证基础之上开展算例分析,结果表明:新型热固结蠕变耦合模型能反映土体变形的弹性、塑性、黏性和热胀冷缩属性,能描述土体的热孔压、热回弹和热沉降现象,还能分析软土长期变形的温度效应和时间效应;该成果为软土场地涉热岩土工程问题分析提供了可供参考的理论基础。

温控软土地基模型试验装置研发及其应用

温度荷载(升温)对岩土体和工程场地力学特性的影响是近年来岩土工程领域的一个重要研究课题。为了测试温度荷载对软土和软土地基力学特性的影响,在调研国内外相关仪器设备基础之上,设计研发了两种带升温装置的软土地基模型试验装置。第一种方案通过在模型桶内设置螺旋电热丝,实现在模型地基内对地基土进行直接加热;第二种方案利用热水循环仪对空腔式模型桶壁进行加热,实现在模型地基外围对地基土进行加热。测试并对比分析了两套装置的加热效果和可操作性,发现后者性能良好,达到了温控试验装置研发的目标。在此基础上,开展耦合温度的软土地基模型试验。结果表明:温度荷载对软土地基的孔压和沉降均有明显影响;考虑温度的软土地基固结机理及其固结沉降计算均有必要开展进一步研究。

Primary and secondary consolidation compression for saturated soil considering coupling effect of loading and heating

Geotechnical engineering that relates to the energy and environmental problem is receiving more and more attention worldwide.It is of great theoretical and practical value to study the properties of soil under thermal mechanical coupling and its mathematical description.Firstly,based on the general function,a unified primary and secondary consolidation model of saturated soil considering heating temperature is deduced.Combining the existing research achievements,a practical model is obtained which comprehensively reflects the effective stress change,creep and heating effects.After that,a series of thermo-consolidation tests are carried out using a temperature controlled consolidation instrument to study the effects of effective stress,temperature and consolidation duration on saturated soils.The corresponding functional formulas and parameters are obtained thusly.On this basis,the calculation and analysis are carried out to check the reliability and applicability of the newly proposed model.The new model is simple and practical and the parameters are easy to be obtained.And it describes the main law of consolidation compression of saturated soils under the thermal mechanical coupling effect.Therefore,it is suggested for theoretical analysis of thermal geotechnical engineering problems.

考虑循环变温的软土热固结模型

在能源岩土工程发展需求背景下,土体工程特性的温度效应研究受到了国内外学者的广泛关注。针对现有关于循环变温热固结理论研究的不足,提出考虑循环变温条件下土体先期固结压力随温度循环次数变化的关系式,计算多次循环变温后软土的固结压缩量。在此基础上,推导考虑循环变温的太沙基固结修正公式,分析整个循环变温过程中孔压和固结沉降的变化规律。最后通过与单元体测试结果进行对比,验证该计算模型的可靠性。研究结果表明,在循环变温和瞬时荷载的耦合作用下,土体的沉降变形和孔压随温度循环次数的变化而变化,且影响程度与循环次数相关;新型热固结模型为涉及循环变温的岩土工程问题分析提供了一定的理论支撑。

软黏土速率势固结蠕变模型及其温度效应修正

沿海公路和港口堤坝等工程的长期沉降与软黏土的固结蠕变特性密切相关.速率势模型是软黏土固结蠕变特性研究的重要组成部分.在梳理Mesri团队和Leroueil团队研究成果的基础上,从弹性应变、微观结构和温度3方面探讨了速率势模型的适用性.考虑到温度对软黏土固结蠕变特性的影响,提出了耦合温度的软黏土速率势模型.主要结论有:速率势模型中的速率指不可恢复的塑性应变而不是总应变;在以极低的应变速率进行加载时,软黏土微观结构的恢复会对速率势模型的合理性产生影响;速率势模型对于常温条件下的软土工程问题分析基本适用;由于温度对软黏土固结蠕变特性产生较明显影响,考虑温度的速率势模型具有更广泛的适用性.

基于校企合作探究卓越工程师培养路径——以宁波大学土木工程专业为例

教育部启动“卓越工程师教育培养计划”,对我国工程教育人才培养提出了新要求。作为地方研究型大学,响应国家高水平人才培养需求、探索卓越工程师培养路径具有重要意义。从国内外研究现状出发,围绕校企合作培育卓越工程师展开广泛调研。在此基础上,以宁波大学土木工程专业为例,从调整培养目标、建立保障机制、突出专业特色、形成工程教学团队、建设校企合作实习基地与资源共享平台以及协同育人和技术攻关六个方面,探讨工科专业与区域特色重点企业协同培育卓越工程人才的路径。