高富水砂层地铁竖井动态降水优化及固结变形预测

针对沈阳地区高富水砂层的水文地质特征,采用多物理场耦合分析软件Comsol Multiphysics,基于Boit固结理论,考虑砂土体的线弹性变形特征,建立了精细描述井群抽水引起地面变形动态过程的三维渗流-应力耦合模型.通过水位拟合以及位移反分析进行参数反演分析优化降水系统,并采用地表变形指标来综合预测降水引起的地面建筑物以及地下管线的变形.对比发现:该模型稳定性好,抽水77d后水位达到动态平衡;地表变形满足施工安全性要求,通过井距、井数优化,抽水井流量优化,节约成本,能得到良好经济效益与社会效益,具有工程实用价值.

海积软土固结变形的结构性模型研究

土结构性模型是 2 1世纪土力学学科的核心问题。基于海积软土一维固结蠕变的宏观力学性状与微观结构定量分析相结合的方法 ,提出了软土在外荷作用下微观结构的演变模式 ,由此建议了一个含结构参数的固结变形本构关系。用试验资料和工程实例进行了初步验证 ,表明所建模型可以预测多级加载条件下海积软土的变形规律。

潮汐作用下淤泥路基固结变形特性研究

淤泥类软土的广泛分布是沿海地区高速公路建设中普遍遇到的岩土工程问题。海滩区淤泥长期受周期性的波浪和潮汐作用,在淤泥路基排水固结处理前,为便于施工,一般在两侧填筑围堰,并修建反压护道,波浪作用被阻隔,而潮汐通过排水层进入淤泥路基顶面,对淤泥路基的排水固结过程产生重要影响。基于海滩区淤泥路基中反压护道和潮汐的作用,建立了平面应变砂墙路基有限元计算模型。根据现场实测资料反算砂井路基水平渗透系数,并将三维砂井路基转换成平面应变砂墙路基,确定了转换后的等效渗透系数。计算结果表明潮汐、反压护道等对淤泥路基排水固结过程有显著影响。

一维固结变形理论参数的试验分析

通过对原状土样及重塑土样的一维固结及渗透试验分析,对一维固结变形理论中的有关试验参数进了系统试验分析。探索了土体侧压力系数在固结过程中的变化规律,发现对正常固结土存在一临界固结压力,当固结压力大于该值时,土体的变形以次固结变形为主;通过对渗透系数的变化进行分析,表明土体结构对渗透系数有较大影响,且提出了渗透系数的计算公式;同时利用割线模量法给出了地基沉降的计算公式。在此基础上,对固结系数的算法进行了有益的尝试,并将之与传统方法进行对比,提出了一种固结沉降计算新方法。最后,通过工程实例,验证了研究成果的可靠性。

孔隙水压引起煤体固结变形的研究

介绍了测试煤样在３轴应力状态下，由于孔隙水压的作用而引起煤体固结变形的实验方法。实验表明，这种团结变形随作用于煤样上体积应力的增加呈负指数规律变化，而随孔隙水压的增加呈正指数规律变化。这一实验结论为岩石水力学学科中有效应力的研究揭示了新的规律，具有重要意义。

季冻区湿地软土地基固结变形特性研究

为了研究季冻区湿地软土地基的固结变形特性及其影响因素,在提出季冻区湿地软土地基现场监测方案的基础上,对路堤填土荷载作用下软土地基固结变形特性和加载条件、软土地基处理方法、地层条件、温度变化、时间效应等的相关性进行分析研究。监测结果证明:虽然湿地软土层不厚,但软土的沉降量占全部沉降量的80%以上,在整个冬季,负温对软土地基的固结沉降有一定的影响,主要表现在中央分隔带和路肩软土地基的沉降过程出现一定的差异;软土地基的侧向位移基本上是随荷载的增加而增大,最大位移深度随软土层厚度的增加而增大,冬季软土地基冻结的过程中,在冻结深度范围内软土地基出现反向的侧向位移;整个冬季软土地基孔隙水压力均有不同程度的消散,根据沉降和孔隙水压力监测结果得出,袋装砂井更适合于季冻区湿地软土地基的工程治理措施;试验段冻结深度随时间的变化,最大冻深小于2.8m,在一月底至二月初期间;路堤填土冻结的过程中,靠近中央分隔带处的土压力逐渐减小,而靠近路堤边坡处的土压力逐渐增大。研究成果可为季冻区湿地软土地基固结沉降分析计算及设计提供参考依据。

强夯荷载作用瞬间饱和土层固结变形计算

在已有强夯荷载作用下饱和土层内孔隙水压力分布理论研究成果的基础上,提出了一个预估强夯荷载作用瞬间由于孔隙水压力消散所引起的饱和土层固结变形量的计算方法;讨论了固结系数、卸荷固结比等土性参数对强夯冲击荷载作用下固结变形量大小的影响,进一步解释了强夯法加固饱和土层的机理。

大尺寸软粘土固结变形试验研究

针对常规室内试验的局限性,设计了软粘土天然土样和重塑土样的大尺寸固结变形试验。试验中荷载的大小与实际土体的受力条件按同比缩小;土样侧限条件设计为具有弹塑性特点的有机玻璃板,板内贴有渗透系数与淤泥质土渗透系数相近的滤纸,板上模拟土体边界渗流条件开一定密度的细小排水孔,土样的尺寸为20 cm×20 cm×20 cm,30 cm×30 cm×30 cm和40 cm×40 cm×40 cm三种规格;整个实验过程尽可能地反映土体实际的受力环境;在试验基础上,探讨了一定压力下,大尺寸软粘土的固结变形规律及其数学模型,讨论了其尺寸效应。同时,将所建立的沉降计算模型推广为广义的实际土体变形模型,并在深圳国际机场软基沉降预测中进行了初步应用,取得了较好的效果。

一种土体固结变形的数值计算方法

在给出反映土体团结流变性的本构方程基础上．捉出一种土体固结变形的数值计算方法。该方法依据有效应力增量方程式，利用西瓦伦公式计算有效应力值，采用逐步递推迭代方法，实现土体固结变形的计算。

南疆绿洲区含残膜砂土固结变形特性试验研究

南疆绿洲区受到风沙堆积和河流沉积耦合作用,致使表层土体多为含有细粒土的砂;与此同时,农业生产导致表层砂土中大量农膜残留。农膜残留不仅污染环境,同时也改变了土的固结变形性能。为了定量研究残膜残留量及细粒土含量对砂土固结变形特性的影响,选取南疆三组不同细粒土含量砂土,分别掺入不同质量比残膜,形成人工配置含残膜土。通过击实和固结试验得到了如下结论:(1)砂土干密度随着残膜含量的增加先增加后降低,转折残膜含量为0.05%~0.1%,其最大干密度相较于素土提高了0.03%~0.04%;(2)含残膜土受荷后具有较高的压缩性,其压缩应变量可达素土的4~5倍;(3)相同荷载下,含残膜土的压缩系数大于素土,但随着荷载的增加,两者差异逐渐减小,当荷载达400kPa时,差值仅为0.00005~0.0001 k Pa^(-1);(4)细粒含量对含残膜土的固结变形特性影响不大,粉土质砂压缩系数略大于含细粒土砂,两者相差0.000 08~0.000 2kPa^(-1)。

土工有限元计算中如何剔除先期固结变形

土体在重力作用下的固结变形历史上大多已经完成,土体内的自重应力场和重力场处于相互平衡状态。以此为初始条件的土工有限元计算,如果直接在模型上施加重力作外载,将产生一个较大固结变形,而这个变形对土体来说是先期完成了的,所以计算会产生不合理的结果。为此,先把初应力作为一种载荷进行理论推导,并据此提出一个如何剔除先期固结变形的方法,即先加重力,通过求解,导出土体自重应力场;然后重新开始分析,把自重应力场当初始应力导入土体单元中,再加重力进行求解,这样就剔除了先期固结变形;最后进行了算例对比分析,证明其是一种合理的方法。

基于图像测量技术的非饱和黄土固结变形试验研究

为了研究非饱和重塑黄土在三轴试验条件下的湿陷变形,利用自主研发的三轴试验土样变形数字图像测量系统,对其在均等围压下的三轴固结变形进行了初步研究。研究了非饱和黄土固结变形过程中轴向应变、径向应变、体积应变和时间之间的关系以及体积应变和压力之间的关系,并对比了单轴压缩试验和三轴压缩试验中体积应变和压力的关系。试验研究表明,在含水率一定的条件下轴向应变、径向应变和体积应变与时间的关系可以用双曲线模式表达,其表征最终变形量的参数依赖于均等固结压力。

饱和软粘土及其在冲击荷载作用后的次固结变形

根据室内试验结果对饱和软粘土次固结变形的机理作了研究，特别分析了主固结阶段的次固结效应问题．根据冲击再固结后主体次固结变形显著减小的事实，从理论上推导了一个用似超固结比来定量描述次固结变形衰减的经验公式．最后给出使用荷载条件下，主体的变形计算方法．

武广客运专线红粘土地基固结变形特性研究

客运专线对地基变形要求非常严格,需要对红粘土地基的固结变形进行深入研究。选取一线路横断面并在不同深度埋设了3个单点沉降计,监测红粘土地基不同深度的沉降,在监测断面附近不同深度钻孔取样,进行室内固结及膨胀性实验,根据现场监测数据和室内试验结果,研究了红粘土地基的变形特性。研究表明:红粘土从表层到底层压缩性逐渐增大;中层土体的回弹性、粘滞性均比上下层大;红粘土的膨胀性对地基的变形规律影响较大,修建在红粘土地基上的客运专线路基必须有足够的换填高度,以抵制地基的膨胀压力;在修筑上部结构前应放置足够长的时间,使地基土体内部应力或变形能够充分调整完成,从而减少工后变形。

冻融循环对原状过湿土固结变形特性的影响

为了研究季冻区过湿土的固结变形特性,对黑大公路青冈段路基原状过湿土进行固结试验和渗透试验,研究了冻融循环作用下原状过湿土的固结变形特性。试验结果表明:原状过湿土的含水率越高,土体的压缩性越高;初始孔隙比越大,渗透性越高。冻融循环后,过湿土产生不规则裂缝,土的结构也发生改变,土的压缩系数有所增大,随着冻融循环次数的增加,压缩性先增大后趋于平缓。冻融后过湿土的竖向渗透系数明显增大,且随着冻融循环次数的增加渗透性呈现先增大后趋于平缓的规律,而横向渗透系数冻融前后无明显差异。

层状饱和粘性土砂井路基的固结变形分析

本文采用层状饱和粘性土模型模拟路基土物理参数随深度成层状变化,并考虑土的流变特性、砂井的井阻和涂抹效应.由Laplace-Fourier联合变换和传播矩阵技术给出砂井路基固结变形分析,所得的计算结果与现场实测结果相符.

济宁地区湖相软土物理力学特性及其固结变形特性研究

以济宁南四湖地区湖相软土为研究对象,建立了本区域软土物理力学特性的空间分布规律,并结合济(宁)-徐(州)高速公路济宁南四湖段高填土软土地基处理工程,对不同填土荷载作用下高填土路基固结变形特性进行了研究。

高等级公路软土地基固结变形的研究

本文利用最小二乘加权残值法和比奥因结理论分析了高等级公路软土地基的固结变形，推导了包括设计参数地基参数在内的不同时间下的沉降、孔压和固结度的计算公式；另外。本文还根据沉降速率和侧向速率，工后沉降标准分别对填土速率和预压期进行了研究。

高等级公路软土地基固结变形计算程序的编制及应用

本文主要介绍高等级公路软土地基固结变形计算程序的编制，并通过工程实例介绍该程序的应用。

考虑加载过程及桩体固结变形的碎石桩复合地基固结解析解

为了完善碎石桩复合地基固结理论,通过假设从桩体排出的水量等于流入桩体的水量与桩体体积变化之和以及地基扰动区土体水平渗透系数呈线性变化,并考虑上部荷载逐渐施加,推导了考虑桩体体积变化的碎石桩复合地基超静孔压及固结度解析解。当加载时间趋于零时,本文解可退化为瞬时加载情况下的解;当加载时间及桩径同时趋于零时,本文解可进一步退化为Terzaghi一维固结解,这证明了本文解的正确性。通过与已有解的比较,对地基固结性状进行了分析。结果表明,加载过程对地基固结度影响显著,加载历时越长,固结越慢;在各种条件下,不考虑桩体固结变形时地基固结始终比考虑桩体变形时快,并且其影响随着加载历时变小、桩径比变小、桩土模量比变小、桩土渗透系数变小而逐渐增大,这说明在实际工程固结计算中不考虑桩体固结变形是偏于不安全的。