水泥固化海相软土劣化深度快速预测方法

劣化深度是评价固化土劣化程度较为简明的指标。基于常规腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度预测方法具有实用性,腐蚀试验中腐蚀时间取值越长、劣化深度越深,预测结果越准确。固化土劣化是漫长的过程,利用高浓度腐蚀介质的加速腐蚀试验可缩短试验周期,实现劣化深度的快速预测。水泥固化海相软土的腐蚀试验结果表明,3倍浓度海水制备的腐蚀土腐蚀水泥土28 d的加速腐蚀试验与常规腐蚀试验腐蚀360 d的劣化深度存在线性关系,基于两者的等效关系并结合幂函数形式劣化深度预测式,提出水泥固化海相软土劣化深度快速预测方法,预测的劣化深度发展趋势与实测结果较为吻合。基于加速腐蚀试验结果的幂函数形式固化土劣化深度快速预测方法可行且具有实用性,研究思路对于类似劣化问题的研究具有一定的借鉴意义。

海相软土场地形成的水泥土劣化深度预测

基于日照岚山港滨海相软土场地形成的水泥土的微型贯入试验,采用BP神经网络建立了水泥土劣化深度的网络模型来预测场地形成的水泥土的劣化深度。在模型建立过程中,将养护时间、水泥掺入比、养护条件、水泥种类、水泥强度等级、含水量及搅拌条件与水泥土劣化深度密切相关的7个参数引入到输入层,用Visual Basic语言编制了以水泥掺入比和养护时间为主要输入因素的计算程序,在样本训练和学习过程中,程序可对比显示实测和计算曲线。结果表明:水泥土劣化深度的预测结果与实测值较为吻合。说明运用BP神经网络模型预测水泥土劣化深度的方法是切实可行的。

现场条件下水泥土劣化试验及劣化深度预测

加固体的劣化可分为加固体在非腐蚀场地形成后由于场地受到污染而发生的劣化问题和在腐蚀场地形成的加固体的劣化问题。针对后者,采用现场取土、室内制备加固体试样、现场埋设的方法,模拟在腐蚀场地形成加固体的过程,埋设在现场的加固体在腐蚀介质及水动力、温度和潮汐等外界因素共同作用下将发生劣化。将水泥土试样埋设在滨海场地长达3.5年,并实施微型贯入试验和化学试验。试验结果表明,劣化引起的强度降低滞后于其化学反应;水泥掺入比越小、埋设时间越长,水泥土劣化越严重;本试验条件下,水泥掺入比15%的水泥土1年、2.5年和3.5年的劣化深度分别达到了3.5、5.8和7.6 mm。基于试验结果提出了水泥土劣化深度预测式。

水泥土劣化深度-时间关系预测

为研究水泥土劣化深度-时间关系,进行了水泥土室内劣化,建立了水泥土的劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度与时间的幂函数关系式。试验结果表明:水泥土初始强度对劣化水泥土贯入阻力曲线性状无明显影响;劣化水泥土是劣化程度随时间增大的非均质体,由强度几乎为0的完全劣化层、强度随深度增加的劣化过渡层以及强度可看成与同龄期标准养护水泥土相同的未劣化区共3部分组成。水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度均随水泥土初始强度增大而减小。劣化深度-时间关系预测式(幂函数)中,系数分别为90 d劣化龄期的水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度,指数A取值与劣化类型、室内劣化试验或现场劣化试验无关,均可取0.6。此时,计算结果与试验结果具有较好的一致性,可利用该式预测固化土劣化深度。

场地环境变化引起的水泥土劣化深度及预测

长期处于腐蚀场地中的水泥土等加固体会发生强度降低、渗透性增大的劣化现象,劣化的发生严重影响加固体的使用寿命。研究水泥土劣化随时间的演化规律及对劣化深度的预测,对于腐蚀地基中水泥土桩的长期承载力预测具有一定的理论和实际工程应用价值。利用室内试验模拟研究了场地环境变化引起的水泥土劣化问题。试验结果表明:水泥土劣化深度随浸泡时间的增加而增大,浸泡前期劣化速度快,后期劣化速度降低;水泥土初始强度越低劣化速度越快,当水泥土超过28 d强度后,劣化速度增加变慢,且趋于稳定。本文基于试验结果,提出了根据28 d劣化深度推测长期劣化深度的预测式,根据试验数据回归得到的待定参数A约在0.2~0.8之间,与腐蚀场地形成的水泥土劣化问题的0.5~0.7不同。

考虑劣化效应的顺层灰岩岸坡滑移-拉裂研究

三峡库区在高程145~175 m之间的周期性水位调控,促使库区巫峡段灰岩岸坡劣化损伤加剧,稳定性衰减。通过引入劣化深度L 0以及岩层滑移厚度H建立了滑移-拉裂计算模型,研究巫峡段顺层灰岩岸坡受侵蚀劣化脱空时的滑移-拉裂破坏。研究结果表明:当L 0不变时,随着H增加,岸坡易于失稳且失稳距离x明显增大;随着L 0变大,同一H岩层面滑移失稳距离x明显变大,可增加约3倍有余,岩层面参数的劣化衰减使顺层岸坡更易发生深厚层、大规模的失稳破坏;当L 0较小时,易沿坡肩后部“滑移-拉裂”破坏,随着L 0逐渐变大,破坏模式变为坡肩前后部同时发生滑移-拉裂失稳。针对岩层面易受库水损伤的顺层岸坡,治理方案建议为:坡肩及后缘滑移块锚索(杆)加固+坡肩前缘岩层出露面“挂网+喷浆+随机锚杆”组合方案,以达到“固头”以及隔绝“劣化损伤”通道的目的。研究成果可为库区内顺层灰岩岸坡岩体劣化稳定性分析以及工程治理提供一定技术参考。

场地形成的水泥土的劣化室内模拟试验

利用室内模拟试验研究了养护时间和水泥掺量对青岛胶州湾海相软土场地形成的水泥土的劣化影响。根据贯入阻力与贯入深度的关系曲线特征定义了劣化深度。试验结果表明,海水环境下水泥土的劣化进展较快;劣化深度随着养护时间的增加而增大;随着水泥掺量的增加,水泥土强度明显增加,同时水泥土的劣化深度显著减小;水泥土中的Ca2+呈现由深到浅浓度逐渐降低的趋势,Mg2+浓度变化则随着深度的增加逐渐减小。

大气曝露混凝土劣化试验分析

采用三种不同水泥用量的混凝土试样置放于酸性河道旁侧并在大气曝露之后，对混凝土试样进行检测与分析。通过观察与检测，混凝土被确认有一定程度的劣化现象。试验结果表明，混凝土的劣化深度和脱落深度随时间推移有明显的增加，变化量在0．7mm／年～1．3mm／年之间。