软土主次固结划分及影响因素探讨

主、次固结的划分是正确预测和分析软土地基变形并采取有效工程措施的关键问题之一。利用单向固结仪和三轴剪切仪,对天津典型软土进行了一系列一维压缩次固结试验和三维次固结试验,得到荷载、孔隙比、孔隙水压力、体积应变和时间的关系曲线。试验结果表明:由孔隙水压力消散确定的主次固结划分时间滞后于体应变划分时间;所提出的采用应变速率和应变关系来划分主次固结的方法可以合理地适用于各种荷载条件;主固结时间随试样高度的增大而增大,随排水条件的加强而减小;随着荷载等级的增大,主固结时间延长;当荷载小于结构屈服应力时,加荷比对主次固结划分的影响较小,当荷载大于结构屈服应力时主固结时间随着加荷比的增大而延长;预压后土体的主固结应变与总应变的比值比无预压的情况增大30.7%,且该值随着预压荷载的增大而增大。

一维大变形主、次固结耦合新模型

针对传统一维大变形固结理论不能考虑土体次固结变形的缺点,在连续介质力学有限变形理论和土力学固结理论基础上,提出了全新的一维大变形主、次固结耦合模型。该模型采用超静孔压为控制变量,可以分别表述为欧拉坐标、拉格朗日坐标和固相体积坐标等三种形式,其中均可以显式地反映出土体重度变化、固相速度、地表沉降速度、地下水位变化、荷载变化和次固结等6个因素的影响。在不同简化条件下,新模型可以分别退化为以往学者提出的相关模型。当不考虑次固结效应时,新模型与经典的Gibson大变形固结模型完全等价。从便于工程应用的角度而言,新模型中仅考虑次固结和外荷载变化的退化形式更便于求解,可作为一种供参考的实用模型。

饱和土体一维主固结解析方法研究

从理论上探讨小应变与大应变两类固结理论的联系和区别 ,并分析了应用 L ie群变换法求解非线性固结方程的一些问题 ,给出了固结方程的相似变换及其物理解释 .最后 ,就一些简单情况 ,得到大变形固结方程的完整解析解 ,为数值计算的有效性提供合理的参考 .计算结果表明 ,固结期间按大变形假设所得的沉降量要大于按小变形理论所得的沉降量 ,但是由两种理论所得的最终沉降量相同 .

一维小变形主、次固结耦合理论模型分析

基于丁洲祥等提出的大变形主、次固结耦合模型,研究了在小变形情况下退化的主、次固结耦合模型。首先对该模型进行了无量纲化处理,引入了新的主、次固结耦合系数Cs c。当Cs c=0时,模型即退化为经典的Terzaghi固结模型。采用有限差分法分析了新模型中超静孔压的变化规律发现,当主、次固结耦合系数Cs c>0时,固结初期的超静孔压出现类似Mandel效应的增大现象,并且Cs c值越大,这种现象愈加明显;Terzaghi主固结理论预测的超静孔压值一般会偏小于考虑主、次固结耦合情况下的结果。上述现象区别于Mandel效应的本质原因在于主、次固结耦合效应,这与殷建华等的EVP模型较早论述的黏性效应本质是一致的,但本文模型的表述相对而言更为简洁。最后结合Mesri和Godlewski的cCα/C概念,提出了Cs c的确定方法及模型的改进形式,其结果为主、次固结耦合理论的深入研究和工程应用提供了新的参考。

超液限吹填黏土在主固结阶段的次固结特性试验研究

对温州滨海重塑吹填黏土进行了一维固结试验,并将不同含水率、竖向荷载及反压条件得到的试验结果对比分析。研究表明:次固结沉降在主固结阶段便已经发生,且受有效应力持续时间和孔压水平联合影响。当试样含水率较低时,次固结开展主要受有效应力持续时间影响;而当含水率较高,远超液限时,次固结主要受孔压水平影响。并通过不同反压水平的固结试验,进一步验证了高孔压水平对次固结开展的促进作用。进而表明,孔压和位移两种固结度标准存在明显差异不仅源于压缩模量随有效应力增加,两种固结度受次固结影响程度不同也是造成差异的重要因素。

饱水粘性土主固结理论

对饱水软粘土的预压排水主固结研究应从其排水的本质出发,即从软土在预压过程的含水量变化上研究主固结量的变化规律,利用土的基本性质指标导出主固结比基本公式及主固结量(沉降量)、绝对主固结量、绝对固结度等理论计算方法.与传统的算法不一样的地方是这些算法与预压荷载(即固结应力)无关系,直接计算出主固结的效果及评价预压排水固结地基处理卸载的可行性.利用上述基本公式亦可导出剩余主固结量、主固结速率等计算式.通过实例的分析,证明上述理论方法与观测的数据基本相符.

软黏土主次固结划分及其模型应用

现有蠕变模型计算值与实际变形量偏差较大,原因是没有合理的确定蠕变开始时刻,进而导致模型参数不符合要求。为了获得更可靠的蠕变模型,确定蠕变开始时刻,以珠海饱和软黏土为例,进行K0固结三轴排水蠕变试验,深入分析相关试验数据和主次固结理论后,发现主次固结曲线存在规律性拐点,且该点往后的变形以蠕变变形为主,同时提出一种新的方法确定该点。由试验数据可知应变与应力水平成幂函数关系、与时间成二次曲线关系,根据新方法获得的参数建立了严格意义上的蠕变模型。通过分析对比表明,该蠕变模型适合描述试验土样的蠕变特性,与试验数据吻合度高。

饱水软粘土主固结理论研究

滨海饱和淤泥的加固普遍采用堆载预压排水固结方法,但是并不是预压时间越长,淤泥中孔隙水排出的越多,当淤泥含水量降低到一定程度后,(达到一个"极限含水量"),延长预压时间对淤泥固结不起应有作用,研究表明这个"极限含水量",延长预压时间对淤泥固结不起应有作用,研究表明这个"极限含水量"和淤泥的"液限含水量"相当,对饱水软粘土的预压排水主固结研究应从其排水的本质上出发,即从软土在预压过程的含水量变化上研究主固结量的变化规律,利用土的基本性质指标,导出主固结比基本公式及主固结量(沉降量)、绝对主固结量、绝对固结度等理论计算方法,它们与传统的算法不一样在于这些算法与预压荷载(即固结应力)无关系,直接计算出主固结的效果及评价预压排水固结地基处理卸载的可行性。利用上述基本公式亦可导出剩余主固结量、主固结速率等计算式。通过实例的分析,证明上述理论方法与观测的数据基本相符。

软土主、次固结变形机理分析及试验研究

软土性质软弱,易产生变形,对其在不同加荷比下的工程特性进行研究很有必要。从地下水动力学理论出发,对主、次固结变形机理进行了分析。对3种软土进行了一维固结试验,试验结果表明:压缩指数与液限和塑限具有良好的线性关系;相较于加荷比等于1的情况,加荷比小于1时,主固结阶段变形明显减小;加荷比小于1时,次固结变形存在由慢到快的变形趋势,但次固结系数较加荷比等于1时减少明显。试验成果对工程实际具有一定的指导作用。

流泥层厚度对主固结沉降的影响分析

海堤工程设计中滩涂表面流泥层一般较少予以考虑。通过典型海堤工程实例,考虑施工期表层流泥的挤出效应,研究了流泥层厚度变化对主固结沉降的影响。分析结果表明流泥层对沉降的影响非常大,此研究成果对于今后设计中考虑浮泥层的影响具有积极的意义。

砂井地基主、次固结度粘弹性分析

通过土体微观结构图片分析了次固结产生的客观原因,指出次固结也是排水固结。以四单元模型为基础,通过Laplace变换推导出砂井地基主固结度和次固结度粘弹性解。提出了2种新的求取粘弹性参数、确定主固结完成时间的方法。

深港西部通道大面积填海地基处理工程及其主固结沉降计算与讨论

深港西部通道位于深圳与香港之间的深圳湾浅海域，面积1．5平方公里，水下均沉积了一层6～24米厚度的高含水量、高塑性、高压缩性的滨海淤泥。自2002年开展了填海造陆工程，其软基处理面积已达到一百五十万平方米。滨海淤泥的加固采用价廉简便的堆载预压排水固结法，但是并不是预压时间越长，淤泥中孔隙水排出的越多，当淤泥含水量降低到一定程度后，（达到一个“极限含水量”），延长预压时间对淤泥固结不起应有作用，研究表明这个“极限含水量”和淤泥的“液限含水量”相当。本文最后探讨了堆载预压排水固结处理软土地基的主固结沉降量，极限主固结沉降量等新的计算方法。

汕头滨江路软基主固结沉降计算修正研究

根据被处理路段现场实测沉降数据用双曲线法进行最终沉降预测,针对路基主固结沉降计算与双曲线法预测沉降有较大差距的不足,对主固结沉降计算进行了修正,将前期固结压力融入到模量法中重新计算,得到的结果与预测沉降较吻合,从而较准确的控制后续路段的沉降补土厚度,为后续设计施工提供借鉴。

一种改进的软基主固结度计算方法研究

在常规主固结度计算中假设渗透系数保持不变,导致计算结果与实际情况有较大偏差。为增加主固结度计算精度,文中假设土体渗透系数在固结过程中以双曲线规律减小,对常规主固结度计算方法进行改进。通过实例对比分析,改进方法计算结果与实际更为贴近,说明改进方法是可行的。

饱水软粘土主固结理论研究(续)——主固结过程软粘土含水量与时间的关系

本篇论文的前文(饱水粘性土主固结理论)已从理论上导出粘性土"主固结比(η)"、"极限主固结量(S_η)"及其主固结度U_η的计算方法,它们取决于粘性土的初始含水量和液限(W_t、W_L)而与固结应力p无关。作为前文的续篇,主要是探求一维主固结过程含水量和时间(t)的变化关系(W_t=f(t,z))。根据一维固结物理模型及假设条件建立的含水量为因变量的主固结二阶偏微分方程并通过特定的边界条件和初始条件,利用分离变量法和三角函数正交原理解得主固结过程含水量和时间的关系式,并获得主固结系数(?)及其时间因数△的新表达式,它们在形式上与太沙基固结方程相似,但实质内容上不一致,前者是探索粘性土含水量变化,后者是超静孔压u的变化,利用新的一维主固结方程进一步导出主固结量(S_t),平均主固结度(U_l)及主固结剩余量(△S)等新一组表达式,利用工程实际数据分别计算表明新的主固结系数(?)所含的相关物理量除含水量外,其他的物理量如渗透系数(k),超静孔压水头高度(h_l),粘性土比重(G_s)等都不具实质的影响。

深港西部通道大面积填海地基处理工程及其主固结沉降计算与讨论

深港西部通道位于深圳与香港之间的深圳湾浅海域,面积1.5平方公里,水下均沉积了一层6~24米厚度的高含水量、高塑性、高压缩性的滨海淤泥。自2002年开展了填海造陆工程,其软基处理面积已达到一百五十万平方米。滨海淤泥的加固采用价廉简便的堆载预压排水固结法,但是并不是预压时间越长,淤泥中孔隙水排出的越多,当淤泥含水量降低到一定程度后,(达到—个"极限含水量"),延长预压时间对淤泥固结不起应有作用,研究表明这个"极限含水量"和淤泥的"液限含水量"相当。本文最后探讨了堆载预压排水固结处理软土地基的主固结沉降量,极限主固结沉降量等新的计算方法。

泥炭土的固结特性试验研究

沉降量大且沉降持续时间长是修建在泥炭土地基上的工程所面临的主要问题,而目前国内外学者对泥炭土固结特性的研究结果不尽一致。鉴于此,本文以云南某高速公路泥炭土路段为依托,参照一般土体的室内土工试验方法,对不同有机质含量的泥炭土进行了基本性质试验和一维蠕变试验。结果表明:有机质含量越高,泥炭土的次固结变形量越大。强泥炭质土和泥炭在不同压力下主固结完成时间较短,且基本不受固结压力的影响,这与淤泥质土的相应规律有较大差别。此外,先期固结压力对强泥炭质土和泥炭的次固结沉降速率有很大的影响,而且当荷载大于先期固结压力时,按照一般土体的试验方法进行一维固结试验所得强泥炭质土、泥炭的e-lgt曲线未出现反弯点。弱泥炭质土可参照一般软粘土的方法用e-lgt曲线确定次固结系数,其次固结系数随压力的变化规律与一般软土的变化规律一致,即次固结系数随固结压力先增大后减小。

广西海相淤泥的次固结特性研究

在土木工程建设中将常遇到许多海相淤泥类软土地基。淤泥是一种流变性很强的饱和软粘土,次固结变形在总变形中占有很大的比重。以广西海相淤泥为例,根据室内试验成果,分析了海相淤泥次固结变形特性,得出了一些规律性结论,对于沿海地区淤泥地基的理论设计与工程实践有重要的指导意义。

南京河西地区软土次固结特性试验研究

基于南京河西地区淤泥质粉质粘土的原状、重塑土样的分级加载一维次固结试验,研究分析了结构性、荷载对软土蠕变、次固结特性的影响。经过试验分析表明：河西地区淤泥质粉质粘土的蠕变变形具有逐渐衰减的特点;由于结构性的影响,原状样的次固结系数大小受到荷载的影响,并得到两者之间的经验关系;而重塑土样次固结系数要小于原状土样,且不受荷载影响。由于受粉粒含量和塑性指数的影响,该地区淤泥质粉质粘土的次固结特性属于低~中等。

深圳湾浅海相淤泥固结变形特性研究

深圳—香港西部通道填海及地基处理中,主固结沉降采用压缩模量Es计算的结果比实测沉降量小30%左右,采用压缩指数Cc计算的结果比较符合实际。淤泥的沉降比在20%～32%,总平均值达到26%,超过以往15%～20%的经验值。淤泥在满载一定时间后沉降速率下降缓慢,在达到0 5mm d左右时,各项指标就满足设计要求,因而卸载时的沉降速率标准定为0 5mm d。