竖井地基热排水固结模型试验

设计竖井热排水固结模型试验系统,选取宁波地区典型软黏土,在室温和水热循环温度70℃下分别开展排水固结和热排水固结模型试验,分析加热、分级堆载、恒载降温阶段各测点的温度、孔隙水压力及地表沉降变化规律。研究结果表明:热排水固结法可加速地基模型的固结速率,固结度达到90%所需时间较排水固结法所需时间减少;经过温度历史后,地表最终沉降量增加,土的抗剪强度有所提高,增强软基处理效果。在试验基础上,分析热排水固结法作用机理,结合已有先期固结压力随温度变化理论,按e-lgp曲线法建立热排水固结法的沉降计算公式,并对竖井模型地表沉降进行计算,与试验结果吻合较好,初步验证公式的合理性。

竖井地基热排水固结理论初探

为了加速软土地基固结排水过程,在传统竖井排水固结法的竖井中增设U型导热管,对U型导热管内的水进行预加热,并使其在管内循环,实现管-土之间热传递,以改善土的渗透性状。针对这一新的软基处理技术,本文首先通过研究渗流固结过程中的温度影响因子,建立了渗透系数与温度之间的关系。其次,基于理想竖井地基固结理论,建立基于温度修正的理想竖井地基固结度解析解。最后,分析了温度因素对理想竖井地基固结度及固结时间的影响规律。结果表明:同一时间因素下,温度越高,理想竖井地基的固结度越高,且温差越大,固结度差值越大;温度较高时到达某一固结度所需时间比温度较低时到达同一固结度所需时间少。在固结度较小时,温度因素对固结时间的影响并不显著;而固结度较大时,则固结时间差别较为显著。

基于非等温管道流竖井地基热排水固结模拟

针对新技术热排水固结法,采用非等温管道流模拟竖井中U型导热管的传热过程,考虑温度对竖井扰动区和未扰动区渗透性的影响,在COMSOL Multiphysics有限元软件中进行二次开发,建立了竖井地基热排水固结法的有限元模型。以热排水固结软基处理原型试验为例,重点分析了模型耦合、部分耦合和不耦合情况下软土地基的固结度。结果表明,相对于传统排水固结法的不耦合模型,部分耦合模型下因温度产生的孔压增量延缓了地基固结的发展,固结速率有所减慢;耦合模型下温度虽也产生一定的孔压增量,但温度有效地改善了竖井涂抹区土的渗透特性,地基的固结速率加快,固结周期缩短,与试验结果一致。

竖井地基热排水固结模型试验及有限元模拟

设计竖井地基热排水固结模型试验系统,选取宁波软黏土在水热循环温度70℃下开展热排水固结模型试验,分析了无堆载加热、分级堆载、恒载降温阶段各测点的温度、孔隙水压力及地表沉降变化规律,并以试验为原型,利用COMSOL软件建立热排水固结耦合模型,进行了有限元模拟分析。结果表明:模拟结果与试验结果可以相互验证;无堆载加热阶段,土体孔隙水压力先增大后消散,地表沉降先隆起后下沉,地基发生固结压缩;分级堆载阶段,耦合模型地基固结速率较退化模型快,地基平均固结度到达90%时,耦合模型所用时间较退化模型显著减少;恒载降温阶段,降温能使残余孔压快速消散,土体有效应力增加,土体沉降继续增大,地基进一步固结压缩。

热排水固结法研究现状综述

热排水固结法是处理软土地基的一种新型方法,该法在竖向排水体中增设U型导热管,将导热管内的水预加热并使其在管内循环,实现管-土之间的热交换,从而改变土体的渗透性,加速土体的固结过程,提升地基处理效果。经过分析、总结国内外有关土体"热"方面的研究现状,指出目前研究的不足,对推动热排水固结法的研究有一定的意义;另外,分析了温度因素对地基固结进程及渗透系数的影响规律:温度越高,理想地基的固结度越高,且温差越大,固结度差值越大;温度较高时到达某一固结度所需时间比温度较低时到达同一固结度所需时间少;热排水固结法中温度升高能够有效改善土的渗透性。

加热对软土地基真空预压排水固结的影响研究

常规真空预压法在处理超软土地基时耗时较长,且加固效果有限。真空预压联合加热技术是近年来提出的一种新型软基处理技术,但国内相关研究刚刚兴起。针对宁波典型软黏土地基,利用自制的温控模型试验装置,设计并开展了真空预压联合加热与常规真空预压处理效果的对比研究,细致分析了不同加热温度情况下(常温~80℃)软土地基的温度、孔压和沉降的发展趋势,对比了不同技术加固前后土体的物理力学特性变化情况。研究结果表明:相比于常规真空预压法,真空预压联合加热技术能加快固结速率,减小工后沉降,提高软土地基承载力;当加热温度不高时,真空预压法处理效果随温度升高而增强,但这种趋势并非线性增长;当温度达到一定值后,热法联合处置技术的加固效果会衰减,甚至起反作用;通过对固结沉降的反演分析得出,相比于常温情况,40℃、50℃和60℃处理后软土固结系数分别提高30%、35%和5%;从处置效果和经济性出发,加热到40~50℃是热法地基处理技术的较适宜温度范围。

基于太阳能的人工海岛软基处理方法及试验研究

人工海岛开发是海洋开发中的一个重要问题,人工海岛地基沉降所产生的一系列问题会对人们的生命财产造成威胁。基于此,围绕海岛开发中的地基处理方法进行讨论。对国内外地基处理现状进行梳理,提出一种利用太阳能的新型地基处理方法。通过土性试验及模型实验初步验证了该法的可行性。结果显示加热能够有效加快软土固结速度,提高土体固结度。最后对该法的施工流程进行了简要说明。