湖相土砂井径向排水室内试验模拟分析

本文以洞庭湖区湖相土为研究对象,开展了常规固结试验与砂井模拟径向排水固结试验,对比分析不同排水条件下固结试验的应变变化与固结系数的差异,结果表明砂井法有利于加速洞庭湖区湖相土的主固结速率。

洞庭湖区湖相土研究现状

本文针对洞庭湖区湖相土的研究历程,简要分析各个方向的已有研究成果,浅谈对洞庭湖区湖湘土发展展望,为今后研究方向提供参考。

工业废渣在湖相软土固化改良中的应用研究

为改善湖相软土承载力小、易压缩变形、含水率大的工程特性,提出采用粒化高炉矿渣(GGBS)作为主固化材料,电石渣和Na_(2)SO_(4)作为激发剂材料对湖相软土进行复配固化改良,并与水泥固化方案进行了工程性能对比试验。结果表明:单掺GGBS、电石渣或者Na_(2)SO_(4)均能提升软土强度,分别在12%、2.5%和4%掺量时达到强度最大值,但对于强度的提升程度较小;当采用GGBS(12.18%)+电石渣(2.3%)+Na_(2)SO_(4)(5.31%)的复配方案时,强度提升较为显著,28d龄期强度可以达到1107kPa,是原状软土的24.6倍,其强度改善效果与掺入13%水泥的固化改良效果相当;采用GGBS+电石渣+Na_(2)SO_(4)进行复配固化的软土稳定性强于采用水泥固化的软土,在经历9次干湿循环后,强度仅降低7kPa,而水泥固化组则降低了86kPa,复配固化改良软土具有更优越的工程力学性能。

含砂量对湘北湖相软土流变特性影响研究

在室内配制不同含砂量的湘北湖相软土试样,开展了单级荷载下的一维固结流变试验,研究含砂量对湘北湖相软土流变特性的影响。结果表明,含砂量对湘北湖湘软土的固结变形影响显著;主固结完成时间几乎不受固结压力影响;主固结完成时间与砂土比呈线性递减关系;软土中含砂量越高,固结压力越大,次固结系数越小;次固结系数与砂土比存在良好的幂函数关系;软土中粗颗粒含量越高,分形维数越大;次固结系数与分形维数呈线性关系。

湖相软土单轴蠕变特性及其模型研究

通过长期单轴蠕变试验,获得了湖相软土在不同应力水平下的应力-应变-时间的关系曲线,据此研究该软土的蠕变变形特性;在此基础上,利用非线性牛顿黏壶代替广义西原模型中的线性牛顿黏壶,将其从一维泛化到三维应力空间,建立了改进广义西原模型;利用曲线拟合法确定蠕变模型参数,并对该模型进行数值模拟验证。结果表明:软土在加载的瞬时均有一定的瞬时变形,然后随时间的延长,变形也明显增加;当应力水平低于50 kPa时,土体蠕变变形以衰减蠕变为主,处于黏弹性阶段;当应力水平高于50 kPa时,土体出现了衰减蠕变和稳定蠕变,呈塑性,并进入黏塑性阶段;由于环刀的侧限作用,软土土样未出现加速蠕变;改进广义西原模型具有非线性,由其计算所得的理论曲线能较好地与实测的蠕变试验曲线相吻合。

湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究

湖相沉积软土在昆明地区分布广泛,工程性质极其特殊,在该场地中盾构施工风险性极高,易引发端头失稳,涌水涌砂灾害,探究软土场地盾构端头施工关键控制措施成为亟待解决的问题。采用经验分析法并引入正交试验对端头加固工艺及加固范围进行分析,得出适用性最优工艺与最优加固范围计算模型,给出各工艺应用建议、端头稳定敏感性排序及加固范围理论解。针对现有洞门密封止水系统涌水涌砂风险较大的问题,提出了一种由三道密封构件与两道主动措施组成的新型永久密封止水系统。将所得结论与创新型止水系统应用于昆明轨道交通5号线会宝区间端头,采用MidasGts与对数螺旋滑动计算模型对端头土体进行数值模拟与稳定性计算,所得位移云图及安全系数与实际施工情况相吻合,由此实现端头加固范围理论解与工程解的统一。从施工现场来看,新型止水系统应用效果非常理想,有效保证了盾构进出洞安全,可为相似盾构工程设计与施工提供借鉴。

内陆河湖相软土土性指标统计特征与竖向变化规律研究

【目的】内陆河湖相软土易与沿海地区软土混淆,其工程特性及鉴别标准对该类软土地基处理与沉降稳定控制有着重要的指导价值。针对现有内陆河湖相软土鉴别指标及范围不明确、土性指标竖向变化规律研究不足的问题,【方法】以结合大量工程实践收集到的全国不同区域近3000组内陆河湖相软土的土工试验数据为基础,对其土性指标统计特征、鉴别指标及竖向变化规律开展了系列研究。【结果】结果显示:内陆河湖相软土的天然含水率、孔隙比、压缩系数均小于海相软土对应值,而其密度、快剪黏聚力均较海相软土对应值偏大,但总体上仍具有一般软土天然含水率高、密度小、孔隙比大、抗剪强度低的基本特性;天然含水率、孔隙比、塑性指数、压缩模量、压缩系数作为内陆河湖相软土的5项鉴别指标,均服从对数正态分布,并给出了相应的鉴别标准(w≥28.1、e≥0.81、Ip≥11.5、Es≤6.5、α0.1-0.2≥0.23);从土性指标竖向变化规律来看,内陆河湖相软土的天然含水率、孔隙比、压缩系数、塑性指数、塑限、液限总体上随深度呈现先增大后减小的变化趋势,而天然密度、快剪黏聚力、内摩擦角、压缩模量随深度变化的规律为先减小后增大,塑性指数的平均值和标准差随深度呈线性减小的趋势,快剪黏聚力的平均值和标准差随深度呈线性增加的趋势。【结论】结果表明:内陆河湖相软土的土性指标统计特征与沿海地区软土存在一定差异,其力学性质比海相软土稍微偏好,并沿着深度方向具有成层不均匀的特点,研究成果可为该类软土地基处理与沉降控制提供参考。

某省道干线湖相软基沉降规律与施工控制研究

湖相软土在我国分布较为广泛,相应的软基路段施工一直都是公路建设中的主要技术难题,同时也是关乎工程质量、成本以及进度的关键环节。为此,以湖南洞庭湖地区某省道干线公路的软基处理为工程背景,研究了塑料排水板、反压护道以及等载预压相结合的湖相软基处理方法,并通过埋设沉降观测设备对路堤的沉降位移进行全方位的监测,分析了软土地基在填筑过程中的变形发展规律,总结了相关处理经验,研究成果可为同类项目的软基处理提供参考。

滇池湖相粉土的工程性质

滇池湖相粉土为典型的高原湖新生代沉积物,具有厚度大、规律多变、不确定性显著等特征。依托昆明巫家坝大型城市综合体项目,在现场地质勘察的基础上,利用机器学习算法和数理统计方法深入研究了滇池湖相粉土的工程性质。首先,利用K-means算法对土体样本进行二级分类,并通过计算各参数的基本统计特征,验证了上述二级分类的合理性和必要性。然后,利用Bootstrapping等数理统计方法,进一步探究了土性参数的深度趋势特性、统计分布特征以及多元相关性等,结果表明滇池湖相粉土参数的不确定性显著,参数间存在明显的交叉依赖性。研究结果将为相关岩土工程设计和风险分析提供数据参考。

杭州地区海、湖相软土的工程特性评价

以杭州地区第4纪全新统海、湖相软土为研究对象,从土的成因分布、化学物理性质、应力应变关系等方面,通过室内常规物理试验、直剪试验、三轴固结排水剪切试验(CD)、压缩试验等进行系统研究.结果表明,杭州地区软土天然含水量高,压缩性高,承载力低;杭州地区存在2个明显的软土层,不同区域第1软土层埋深变化较大,第2软土层较稳定,分布于26.3～36.3m埋深处,随着软土层深度的增加,有机质丰度逐渐增大.杭州软土在低围压下会出现剪缩现象,总体上呈应变硬化型,且具有很强的结构性.在研究成果的基础上,开发一种由室内压缩试验评估原状土压缩曲线的方法;研究杭州软土结构强度的损伤规律,推导结构强度损伤方程.所得结论对指导杭州地区的工程勘察和工程实践具有现实价值.

湖相软土流变模型识别及其工程应用分析

对苏州湖相软土进行了三轴流变试验,根据试验结果拟采用S-6、K-B、K-S 3个流变模型来描述土体的流变特征,在模型参数反演中发现,S-6模型对加载初期变形的拟合精度不够,K-B模型对加载中期变形的拟合精度不够,而K-S模型能够很好地描述苏州湖相软土的流变特征。在模型的实际应用中引入应力比的概念,发现应力比与模型参数成指数关系,以此可以根据不同的工程应力条件来选择模型参数,最后,将该模型用于实际工程的沉降计算,通过与实测数据的对比显示模型的拟合精度较高,可以用于指导该地区的工程建设。

苏中腹地湖相软土土性参数变异性统计描述

基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量室内试验测试数据,运用随机场理论,将土层剖面模拟为随机场而非传统意义上的随机变量,提出了基于随机场理论、考虑空间趋势分量的土性参数变异性统计方法,系统地统计分析了苏中腹地湖相软土土性参数的变异特性,对比了实验室物理性质指标参数、变形参数和强度参数变异性特征。统计结果表明,该地区软土实验室物理性质指标参数变异性较小,不存在明显的趋势分量,可用传统方法进行统计估计;实验室变形和强度参数存在明显的趋势分量,统计前需对数据进行回归分析和去趋势化处理,从而基于随机场理论进行统计分析。研究不仅提供了土性参数变异性统计的新方法,而且能对苏中地区工程建设提供必要的参考,为区域性软土土性参数随机场模型的建立打下了坚实的基础。

湖相软土动力特性影响因素敏感性分析

考查动应力幅值、振动频率和围压3个因素,进行3因素3水平的正交试验设计,根据正交设计方案进行动三轴试验,研究了循环动荷载下湖相软土的轴向累积应变、动孔隙水压力和动弹性模量等动力特性,并通过敏感性分析探讨了各加载因素对软土动力特性指标影响的显著性。结果表明,动应力幅值对软土轴向累积应变、动孔隙水压力和动弹性模量的影响均十分显著,围压为影响轴向累积应变和动弹性模量的次要因素,而影响动孔隙水压力的次要因素为振动频率。

电渗复合真空预压法加固湖相吹填土试验研究

针对湖相吹填土高含水率、高压缩性、低渗透性等特点,采用电渗复合真空预压法进行室内模型试验,并对湖相吹填土的加固效果及试验所用导电塑料排水板的可行性进行研究。试验结果表明:前期抽真空排出部分自由水后停泵,电渗过程中应采用间歇通电、电极转换技术,在间歇通电过程中抽真空排出电渗产生的汇聚在阴极的水,将电渗与真空预压交替进行可实现对吹填土的深层处理并节省能量;导电塑料排水板代替传统金属电极具有明显的优势,可集电渗、排水及真空度传递通道为一体。

鄱阳湖区深厚湖相沉积软土工程特性研究

在鄱阳湖、洞庭湖、长江及黄河沿岸、澳大利亚东北海岸、东南亚和哥伦比亚波哥大等地都均大面积湖相沉积软土。该类软土具有空间变异性大、含水率高、天然孔隙率高、压缩性大、厚度变化大、强度低等特点。为了解鄱阳湖区湖相软土的岩土特性,进行了1500多项试验,包括矿物成分、固体颗粒密度等物理试验;以及力学试验,如GDS压缩试验、十字板剪切、三轴试验和静力触探试验等。试验结果表明,鄱阳湖区软土的含水率为40.16%,湖相软土的塑限、塑性指数、孔隙比、压缩系数与含水率呈正相关,液性指数、密度、压缩模量与含水量呈负相关;湖相软土分层性特点明显,深层软土的抗剪强度甚至小于浅表部的软土抗剪强度。此外,还提出了孔隙比与压缩模量、黏聚力与内摩擦角等之间的关系。研究成果可为软土地区工程参数取值提供了依据。

鄱阳湖冲积相软土微观结构特征与固结特性研究

利用理学DMAX-3C(CuKa,Ni滤光)、高倍荧光显微镜、环境扫描电镜(ESEM)、GDS高级固结实验系统(CDSTS)等对鄱阳湖闸基湖冲积相软弱土层的天然工况和固结工况进行了显微结构分析,并对其固结特性进行试验研究。显微结构测试表明:天然工况下,样品呈松散且各向异性特征,夹杂有机物;固结工况条件,软土呈致密特征、排列均匀;固结程度越大,其微观结构越致密。对比不同压力大小的沉降变形和孔压变化,发现随着压力增大,沉降变形增大,到150kPa时固结沉降幅度最大,随后固结沉降逐渐减少;主固结间时短(50s),速率大,孔隙水压消散快;次固结沉降变形时效长,速率小,孔隙水压基本不变。

建筑抗震设计中湖相淤泥质软土的处理建议

场地的土体类型对建筑的抗震设计参数影响很大,湖相沉积软土在地震波作用时,土体应力-应变响应会进入非线性范围,工程中常用的等效线性化方法会严重低估地表的峰值加速度,对建筑的抗震性能非常不利。本文利用时域直接积分方法对含湖相淤泥质软土的工程场地进行了土层计算并进行了对比。与等效线性化方法比较发现,在大震作用下,土体可能进入大的非线性范围,等效线性化将不再适用。在此基础上,给出了确定含湖相软土的工程场地设计地震动参数的处理建议。

分析湖相淤泥质软土对建筑抗震设计的影响

湖相沉积软土在我国普遍分布,建筑的抗震设计参数与场地的土体类型有很大关系,湖相沉积软土在地震波作用时,土体应力-位移响应进入大的非线性范围,常用的等效线性化方法会严重低估地表的峰值加速度,对建筑的抗震非常不利。利用时域直接积分方法对含湖相淤泥质软土的工程场地进行了土层计算并进行了对比。与等效线性化方法比较发现,在大震作用下,土体可能进入大的非线性范围,等效线性化将不再适用。在此基础上,给出了确定含湖相软土的工程场地设计地震动参数的处理建议。

太湖地区湖积相软土的工程特性

结合某铁路路基试验点太湖湖积相软土的土工试验结果,对软土的强度、固结变形等工程特性进行分析研究,并对直剪、无侧限抗压及三轴试验的强度指标和常规压缩和高压缩试验的变形指标进行对比分析,对变形指标与物理性指标之间的关系进行回归分析。通过对软土的基本特性、结构性和次固结特性的研究,提出其沉降计算的适宜方法。

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。