雄安新区粉质黏土的动力特性试验研究

为分析雄安新区粉质黏土的动力特性,采用GDS多功能动态循环三轴试验系统,对雄安新区粉质黏土进行14种工况(不同围压、固结比和加载频率)下的动三轴试验,深入分析了动骨干曲线、动弹性模量、动剪切模量、阻尼比等在不同工况下的变化规律及相关参数。试验结果表明:随动应力幅值的增大,动应变呈非线性增长,且存在某一临界动应力值;随动应变的增大,动模量逐渐减小,且减小速率先快后慢、最后趋于稳定;随动剪应变增长,阻尼比呈非线性增长,且阻尼比最大值不超过0.12;随围压与固结比增大,动强度和动模量均明显增大;围压与固结比对阻尼比影响较小,具有归一性特征;随频率增大,动应力幅值、动弹性模量增大,但增长幅度并不明显。综合分析三变量对雄安新区粉质黏土动力特性的影响程度得出:围压影响最大、固结比次之、加载频率最小。

土工格室加筋正常固结粉质黏土应力应变响应

土工格室加筋正常固结粉质黏土对工程建设意义重大。基于土工格室与填土的相互作用机制和增量法,采用弹塑性理论、邓肯-张双曲线模型、修正剑桥屈服函数以及剪胀方程,推导了土工格室加筋正常固结黏土的应力应变响应计算模型,进行了土工格室加筋正常固结黏土的三轴固结排水剪切试验,实测不同围压下的应力应变关系,采用三轴试验结果验证了所提理论模型的正确性和可靠性。此外,采用所提理论模型进行了参数敏感分析,研究了填土的力学性质参数、格室的网格尺寸和力学性质参数对于加筋土应力应变响应的影响。研究结论表明,与砂砾料相似,土工格室约束作用对于正常固结黏土的内摩擦角影响较小,而黏聚力有所增加;随着轴向应变的增加或围压的减小,加筋效果逐渐明显;加筋正常固结黏土的强度和刚度随着非线性弹性常数k的增加、强度参数φ的增加和Rf的减小而增大,常数n对于加筋土应力应变响应影响较小。本研究成果可为工程建设提供理论借鉴。

基于PFC3D的粉质黏土三轴压缩破坏过程分析

为从细观角度探究粉质黏土在三轴试验加载过程中变形破坏演变过程,文中通过PFC(Particle Flow Code)3D软件模拟三轴剪切试验过程,从颗粒位移场、强接触组构变化、强接触力分布规律、配位数、黏结断裂等方面对粉质黏土变形破坏的细观演变过程进行分析研究。研究结果表明,试样剪切带随轴向应变增大而变窄,10%轴向应变时试样中部颗粒位移值最大;试验后期配位数相较于前期逐渐均匀化;黏结断裂随轴向应变的增大而呈线性增大,不完美黏结也随之增大,且试验初期没有发生黏结断裂;强接触力分布函数在试验中期显著增大而后期逐渐减小,且服从对数正态分布。研究成果以期为土体研究提供方法与参考。

济南济泺路穿黄隧道典型粉质黏土HSS模型参数获取及适用性

盾构施工过程中土体大部分区域处于小应变状态,与常用的本构模型的土体性质有所不同。因此,为研究济南济泺路穿黄隧道区域内典型粉质黏土的的静动力行为特性及工程适用性,通过室内基础土工试验、侧限固结试验、标准三轴固结试验以及动三轴试验,确定了粉质黏土基本物理性质参数以及切线刚度E_(oed)^(ref)、割线模量E_(50)^(ref)、卸载/重加载参考刚度E_(ur)^(ref),并将所得参数应用于济南济泺路穿黄隧道工程下穿北岸大堤沉降分析中,同时通过对比应用硬化土小应变硬化(hardening soil model with small strain stiffness,HSS)本构模型、摩尔库伦(M-C)本构模型的模拟结果与现场实测结果,验证了HSS本构模型在该地区变形分析中的准确性。结果表明:围压一定时,该地区粉质黏土试样竖向应变以塑性应变为主,且随动应力的增加,土体达到稳定所需时间越长;循环荷载一定时,增大土体围压可提高土体的稳定性;基于室内试验获取的HSS本构模型参数模拟的济南济泺路穿黄隧道下穿大堤工程地层变形结果与现场实测值吻合良好,验证了基于所提出的室内试验获取岩土小应变相关参数方法的适用性。研究成果可以丰富济南黄河地区粉质黏土地层参数研究,并为该地区岩土工程数值模拟分析的本构模型与地层参数选取提供参考。

不同热处理方式对小米粉粉质特性及冲调性的影响

采用气流膨化法(Explosion-puffing,EP)、蒸煮法(Cooking method,CM)、微波法(Microwave method,MM)和炒制法(Fried method,FM)4种热处理方式制备速食小米粉,比较其对小米粉冲调稳定性、粉质特性及感官品质的影响。结果表明:4种小米粉感官品质差异显著(P<0.05),EP评分最高,FM最低;热处理方式对小米粉的堆积密度、休止角和色值影响显著(P<0.05),EP小米粉粉质最致密,但流动性差,MM和CM小米粉流动性好,但粉质粗糙;4种小米粉的WSI、WAI、冲调稳定性、结块率均有显著差异(P<0.05),EP小米粉的冲调性指标均最佳。因此,气流膨化所制小米粉的粉质特性、冲调性和感官品质均优于其他热处理工艺。

纤维地聚物改性粉质黏土无侧限抗压强度试验研究

通过对杭州市某隧道工程开挖产生的废弃粉质黏土添加不同改良剂后开展无侧限抗压强度(unconfined compression strength,UCS)试验,研究了不同矿渣掺量、矿渣-粉煤灰比例、聚丙烯纤维掺量条件下改良土样的抗压强度特性,并对抗压强度形成的机理进行了分析;同时,基于扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验对表征土体孔隙特征的有关指标展开了定量分析。结果表明:在矿渣掺量为12%时UCS最大,为6738.04 kPa,较素土强度提高80.69倍;粉煤灰的掺入可提高试样后期强度,在K8F2(矿渣/粉煤灰比例80%∶20%)试样中最优;聚丙烯纤维的掺入能有效地改善材料的脆断性能,最优纤维掺量为0.4%。试样孔隙的定向频率在80°~100°区间内分布的概率最大,掺入粉煤灰后定向性较为均匀;孔隙率随着矿渣掺量的增加、地质聚合物中矿渣含量的增多均逐渐减小,在试样K12(矿渣掺量12%)和K8F2中出现最小值;而随着纤维掺量的增加,呈现先降低后升高的趋势,当纤维掺量为0.4%时其值最小,为6.204%;孔隙平均直径主要分布在0~1μm,矿渣掺量增多则小孔隙增多,大孔隙减少;孔隙丰度主要分布在0.4~0.6,孔隙形状主要为椭圆。

折线应力路径条件下粉质黏土力学特性试验研究

为了探究先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的变形规律、孔压变化以及强度指标,以济南市某隧道附近的粉质黏土原状土样为研究对象,采用K0固结先侧向卸荷后轴向加荷不排水剪切试验,并在卸荷阶段选取3个不同的卸荷比,模拟先基坑开挖后坑边大吨位吊装特殊工况下的应力路径,然后进行等压固结不排水常规三轴剪切试验和K0固结侧向卸荷不排水剪切试验,并对比3种试验结果。结果表明:先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下的偏应力-轴向应变试验曲线为非线性曲线,粉质黏土的破坏强度与卸荷量有关,卸荷量越大,则破坏强度越小;减围压阶段产生负孔压,轴向加压阶段孔压随着轴向应变的增加呈先增大后减小的趋势,在同一初始固结围压下,粉质黏土的卸荷比越小,则剪切时产生的最大孔压越大;先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的卸荷比越大,则有效黏聚力越大,有效内摩擦角越小,与等压固结不排水常规三轴剪切试验相比,有效内摩擦角偏小,有效黏聚力随卸荷比的不同而偏大或偏小。

温度及饱和度对粉质黏土变形特性的影响

为研究温度及饱和度对粉质黏土变形特性的影响,利用GDS非饱土三轴测试系统和GDS温控式静/动三轴测试系统对天然含水率下的非饱和土及饱和土进行三轴试验,研究不同温度对其变形参数影响并对比分析。结果表明在不同温度条件下,两种不同饱和度的粉质黏土均表现为应变硬化的特性。两种饱和度的粉质黏土在相同围压下轴向变形量均随温度降低而增加,且饱和土的变形量大于非饱和土。两种饱和度的粉质黏土在相同围压下弹性模量均随温度降低而增加,且在0~-2℃区间变化最剧烈。研究可为季冻区粉质黏土地基中的工程设计及施工提供理论参考。

杭州淤泥质粉质黏土小应变硬化土模型参数试验及工程应用

小应变硬化土(HSS)模型被广泛用于软土地区分析基坑开挖对周边环境的影响。淤泥质粉质黏土是一种高灵敏性土,对基坑开挖工程有很大影响。本文介绍HSS模型13个参数及其确定方法。选取杭州淤泥质粉质黏土,开展标准固结试验、三轴固结排水试验、三轴固结排水加载—卸载—再加载试验和弯曲元试验等一系列室内试验,确定杭州淤泥质粉质黏土HSS模型参数的取值及其比例关系。依托杭州2个典型工程案例,分别建立基坑开挖三维有限元模型,分析围护结构深层水平位移和支撑轴力,并对比实测数据和数值模拟结果,验证杭州淤泥质粉质黏土HSS模型参数取值合理性。该研究可为淤泥质粉质黏土地层基坑开挖数值模拟HSS模型参数取值提供参考。

粉质黏土回弹变形特性及数学模型研究

为研究粉质黏土在不同初始固结压力下的卸载回弹特性,设计并实施了压缩回弹试验。采用平均压缩模量、平均回弹模量及回弹率等指标,分析土样的变形规律。试验结果表明:土样的回弹过程呈现非线性特征,平均回弹模量随初始固结压力的增大而增大,随卸载后上覆压力的增大而减小。为准确描述这一关系,采用含3个参数的幂次函数进行拟合,取得了良好的效果。该结果为深入理解土体的卸载回弹行为提供了理论依据,并为工程实践中土体的回弹预测和分析提供了有效方法。

典型流域河流相粉质黏土层物理力学指标相关性分析

基于辽宁省辽阳市平原区不同地点、不同深度粉质黏土的土工试验结果,采用一元线性回归分析,对粉质黏土16种物理力学指标的变异性及相互间关系进行数理统计.研究结果表明:1)不同深度、不同地点的土质类型主要是粉质黏土,其含水率较高,且多呈湿、可塑状态;2)粉质黏土湿密度、天然重度、土粒比重、饱和度、孔隙率、液限、塑限7种物理指标的变异系数均较小,压缩系数、压缩模量、黏聚力、内摩擦角4种力学指标的变异系数较大;3)粉质黏土湿密度与天然重度、液限与塑性指数具有良好的线性关系.

北京地铁粉质黏土地层新型PBA车站沉降规律研究

PBA(Pile-Beam-Arch)工法已成为北京地区繁华路段地铁暗挖车站的主流工艺,但因其工序转换复杂,施工流程步序多,易引起地层沉降。新型PBA工法是在单层4导洞PBA工法的基础上,将中间导洞联合,共用中隔壁,形成CD法(中隔壁法)施工的大断面导洞,相较于传统双层8导洞PBA工法以及近些年推广的单层4导洞PBA工法,地层沉降规律难以掌握。以北京地铁22号线甘露园站为依托,运用有限元数值分析软件模拟车站施工过程,结合现场实测数据分析粉质黏土地层新型PBA车站地层沉降规律。结果表明:粉质黏土地层新型PBA车站施工过程沉降最大发生在开挖面拱顶上方;地层沉降主要发生在导洞开挖与扣拱阶段,约占整体总沉降的89.5%;受中导洞形式影响,导洞施工阶段造成的地层沉降比传统PBA车站要大。

粉质黏土层盾构区间施工地表沉降规律分析

盾构机施工时常引发地表沉降,极大增加了事故发生率。为更好预防事故发生,通过数值模拟对地表沉降规律进行研究,以达预估预判之效。通过建立数值模型,分析横纵向地表沉降、地面水平位移以及不同开挖方式对地表沉降的影响。结果表明:盾构隧道上方地层深度与沉降变形量成正比,可反映出地层沉降空间分布情况。且地表沉降具有时程特征,同步开挖优于单线开挖。可为后续施工提供参考。

粉质砂层桩基础施工技术要点探究

现代化社会背景下,使得各大工程项目在建造规模、数量等方面取得了质的飞跃。而要想对安全事件的发生起到规避作用,强化工程的稳固性,则必须对桩基础施工环节投入高度重视。目前,在粉质砂层地况下,灌注桩凭借操作便利、保证质量、安全牢固等优势,已取得普遍性、广泛性的运用,而只有充分且熟练掌握其施工技术要点,方可使其作用价值得以全面发挥。故此,本文将着重围绕粉质砂层桩基础主要的施工技术要点予以深入化分析,以强化此类桩基础的施工水平。

水泥改良粉质粘土路基极限力学强度评价研究

为了改良粉质粘土路基的抗冻性能,减少路基振动沉降病害,采用水泥对粉质粘土路基进行加固。本文研究了水泥改良粉质粘土力学强度的影响因素,并提出了一种在实验室中预测水泥改良粉质粘土路基极限力学强度的方法。结果表明:水泥改良土抗压强度随水泥剂量增加线性增大,随压实系数的增大非线性增大,增长率逐渐下降;抗压强度随养生龄期的延长先迅速增大后趋于平缓,90 d后强度基本不再变化。

泡沫剂对粉质粘土地层渣土改良试验研究

为确保细颗粒软粘性土土压平衡盾构施工的顺利进行,需对土仓渣土进行改良研究。以广州地铁21号线水西至长平盾构区间粉质粘土地层为例,进行不同泡沫掺入比室内试验,评价采用界面活性剂(泡沫剂)进行渣土改良方案的成效。研究表明:试验渣土在合理泡沫掺入比范围内,随着掺入比的增大,渣土坍落度明显增大,抗剪强度以及渗透逐渐减小。当泡沫掺入比大于25%时,掺入比对试验渣土的坍落度增大作用逐渐降低。结合工程实际及试验改良效果的对比分析得出:针对粉质黏土的泡沫掺入比可在20%~25%范围内进行调整。

苏州S1轨道线粉质黏土地层工程地质分析

长三角地区的海相软土具有强度低、压缩性大、结构性明显等特点,使得该地区地铁施工中常出现渗透管涌和塌陷等施工安全事故。针对苏州S1轨道线施工中遇到粉质黏土层的上述软土特点,首先进行土体现场勘探,获得现场土体部分数据,对其工程地质特征进行分析,然后对获得的现场施工土体进行室内土工试验,通过改变实验土样水泥配比来改变土的结构性,以达到原状土特性的目的。通过三轴试验,确定当重塑原状土配比为1%时,土的结构性更接近原状土。最后根据苏州软土特点,提出针对性措施,为地铁施工提供有效的技术指导。

云南姚安盆地粉质黏土物理力学指标相关性特征分析

根据姚安盆地工程勘察报告及其粉质黏土土工试验资料,对该地区粉质黏土的岩土物理力学指标相互间存在的关系进行研究,应用数理统计分析方法统计分析各指标之间的变异性和相关性,建立了几个重要指标之间的拟合方程,结果表明:该区粉质粘土天然含水量与重力密度、压缩模量、孔隙比、压缩系数相关性较好;孔隙比与压缩系数、压缩模量、内聚力、内摩擦角相关性较好;液性指数与压缩系数、压缩模量、内聚力、内摩擦角相关性较好,其研究结果能够为姚安盆地粉质黏土层物理力学参数和地基基础承载力的确定提供经验对比。

东鱼河道堤防粉质壤土蠕变力学特性试验研究

为研究东鱼河道济宁段堤防粉质壤土蠕变力学特征,设计开展了粉质壤土的含水率、压实度以及地聚物掺量三因素影响下蠕变试验,基于蠕变试验结果开展了蠕变力学特性分析。试验结果表明,各级荷载下蠕变曲线均为“倒L”形,且不受三因素影响;蠕变荷载愈大,蠕变值以及荷载施加初期递增时间均愈大。含水率愈大,试样蠕变特征值愈小,抗蠕变损伤能力愈弱。提高试样压实度后,包括蠕变速率以及初期递增时间在内的蠕变特征值均减小,控制试样压实度有助于增强抗恒定荷载破坏能力。增大改性剂掺量,蠕变值、蠕变速率等均减小,尤以掺量0.5%~1%下影响效应更为显著,而掺量1.25%~1.5%下影响逐步减弱;试验表明控制改性剂掺量在1%左右更为合理。本研究可为粉质壤土蠕变力学研究及蠕变试验设计提供参考。

CSM工法桩在粉质黏土层中的选择及应用

结合某项目实际环境及地质情况,阐述止水帷幕施工工艺的选择及对比。