水平联合竖直排水板真空预压处理工程废浆试验研究

传统真空预压法(VP)在加固工程废浆时存在预制竖向排水板(PVD)易淤堵、周围土体形成土柱以及真空度随深度衰减等问题,考虑到预制水平排水板(PHD)在真空预压法处理软土地基中的特点,提出一种水平联合竖直排水板真空预压(PHD-PVD-VP)处理工程废浆的方法。通过4组大型室内模型试验,对工程废浆加固过程中的排水、沉降以及孔隙水压力进行监测,并借助扫描电镜得到的排水板滤膜微观图片,分析不同初始PHD真空压力下PHD-PVD-VP对工程废浆的加固效果。试验结果表明,PHD-PVD-VP处理工程废浆时减少了土颗粒径向移动速率,延缓“土柱”的形成及缓解土颗粒嵌入排水板滤膜的淤堵效应,提升了土体整体固结效果;40 kPa的初始PHD真空压力使PHD-PVD-VP对工程废浆的排水固结效果最佳,处理后土体的平均含水率和十字板剪切强度分别为40.9%和25.5 kPa,有效地缓解了PHD和PVD的淤堵并改善了土体固结的均匀性。通过微观结构分析发现,PHD初始真空压力的大小同时影响着PHD与PVD滤膜的淤堵情况,从而影响其排水性能,40 kPa的初始PHD真空压力使得两种排水板的排水性能都得到充分发挥。

等应变条件下增压式真空预压固结解析解

从注气增压对土体作用效果的角度出发,建立增压式真空预压固结解析理论模型。提出基于注气增压压力等效的受力简化模型;引入新参数——径向渗透系数增大系数η,反映注气过程对土体渗透性质的改变。根据Barron等应变假定和达西定律,考虑排水板涂抹效应与井阻作用、土体径-竖向渗流以及上部堆载,推导增压式真空预压固结控制方程及其解析解,并利用弹性力学方法推导等效注气增压压力p(t)的计算公式。针对瞬时增压和线性增压两种特例给出具体解析解公式,并通过与工程案例对比分析,验证了解析解及等效力计算方法的合理性。通过对固结性状的分析得出如下结论:注气增压方法可增大土体负孔隙水压力值,加速土体排水固结;“参数η”对固结速率的影响较大,分析模型中考虑注气过程对径向渗透系数的改变会更加合理;井阻作用会导致土体固结速率减慢,径-竖向渗流时孔压能够消散完成,而只有径向渗流时孔压无法消散完成。

长期堆载预压处理软土地基效果评价

为评估某园区10 a长期堆载预压后,场地后续沉降对拟建管线的影响,通过室内试验和现场试验对堆载预压处理后的场地进行系统评价,分别采用双曲线法与有限元法对后续沉降进行预测。结果表明:场地堆载预压10 a后各地层物理力学参数明显改善,但其中淤泥层性质相对较差,是场地后续沉降发生的主要地层;经过10 a堆载,场地主固结沉降基本完成,固结度达到95.5%,说明长期堆载预压效果较好;对于堆载多年后的场地,在进行后续沉降数值计算时,采用弹性模型并选用现场试验获得的参数进行计算,计算结果与实测数据较好吻合,场地剩余平均沉降量在15.4 cm左右;园区道路管线可采取常规预防措施。

不同应力水平下给定含水率混凝土低温有效预压性能试验研究

为评估低温储罐类预应力混凝土结构设计及安全性能,通过对混凝土施加各种初始预压应力水平(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6及0.7)并在-160℃低温作用下的试验,系统地探讨其有效预压性能变化规律,同时比较较高和正常两种较为典型混凝土含水率情况对其影响差异。结果表明,随施加的初始预压应力水平提高,混凝土降温点和温均点时的有效预压应力损失率均呈下降的变化趋势,而其降温段和恒温段时的有效预压应力变化率的变化较为复杂;混凝土达其降温点后恒温阶段的有效预压应力损失均有所恢复,且随初始预压应力水平的提高其恢复程度更加明显;含水率对不同初始预压应力水平混凝土低温作用下降温点和恒温点时的有效预压应力损失率变化趋势未产生影响,仅使其变化程度有较明显的差异。

正反向排水板真空预压法在地基处理工程中的应用

目前真空预压法加固软土地基中排水板负压源通常位于顶部,由于真空度沿竖向的衰减,普通真空预压对深层土体的加固效果较差。为此提出了正反向排水板相结合的排水方式,正向排水板的负压源在排水板顶部,反向排水板的负压源在排水板的底部。将正反向排水板结合真空预压应用于温州某地基处理工程中,对地表沉降、真空度、孔隙水压力等指标的监测结果显示,平均固结度达到93.1%。相同工况下正反向排水板结合真空预压数值模拟得到的地表沉降大于正向排水板结合真空预压得到的地表沉降,增长率达到12.9%;相同工况下正反向排水板结合真空预压数值模拟得到的孔隙水压力在3~10 m范围内的消散情况明显优于正向排水板结合真空预压,地基加固效果更好。正反向排水板结合真空预压方法值得在工程中进一步推广应用。

孟加拉滨海相复杂互层地基真空预压加固特性研究

针对孟加拉国某港口工程真空预压加固中遇到的透水性较差的黏土层和透水性较好的砂土层反复交互出现,可能存在边界透水透气、地基固结规律复杂难以预测、地基加固效果难以预测等问题。依托工程的试验区块及典型施工区块,研究黏土搅拌桩的密封墙密封效果、透水层对固结速度理论计算的影响、复杂互层场地加固后的物理力学特性改变等。主要采用试验检测和试验实测数据与理论计算数据对比分析的方法,对表层沉降-时程曲线、孔隙水压力消散曲线、加固前后的SPT指标、压缩性指标等比较研究。结果表明:黏土密封墙在粉砂地层具有良好的适应性,透水性砂层的存在对于实际场地固结的影响远小于理论或者理想边界条件下的试验,真空预压对于复杂互层地基具有较好的加固效果等。对于在复杂互层地基上的真空预压法加固设计具有一定的参考意义。

滨海软土地基二次堆载预压固结沉降研究

滨海软土往往工程性质较差,一次堆载预压通常达不到设计要求而需要进行二次堆载预压。本文通过现场原位试验和室内试验,对二次堆载预压2年后的地基软土开展物理力学性质研究,并将试验获得的土体参数用于规范法和数值模拟,对地基未来20年的沉降进行预测。结果表明,二次堆载预压2年后,部分软土层力学参数提升显著,但淤泥层力学参数未见明显改善,地基承载力未达到设计要求,后续仍有较大的沉降变形。同时,对比规范法和研究开始前18个月沉降规律发现,经过二次堆载预压后的地基,数值模拟采用弹塑性模型能更准确地预测后续沉降,二次堆载预压20年后地基最大的沉降量可达1 m,位于12号钻孔位置处,其次是18号钻孔位置处,沉降量为0.9 m,10号钻孔位置处沉降量为0.8 m,并且沉降主要集中在淤泥层中。

真空预压与真空井点降水用于软土处理的机理差异

真空预压与真空井点降水两种工艺均可用于软土地基处理,表观上两者都是通过抽真空使土体内孔隙水排出并使软土沉降,但目前对两者的工艺和机理等关键差异的认识不深入,难以有效指导现场施工。真空预压和真空井点降水在抽真空设备、竖向排水通道和密封边界等设备与工艺方面有显著差异;两者的的排水机理也有着本质区别。真空预压的加固机理是负压作用下土体发生塑料排水板水平向排水固结,同时塑料排水板内的水向上流动与重力无关;真空井点降水的加固机理是群井抽水引起地下水位降低,土体的浮重度变为湿重度导致荷载增大使土体沉降,同时井点管内的水向上流动受重力影响。在工艺和机理的差异分析的基础上,进一步明确了真空预压和真空井点降水在10个关键方面的差异,包括加固机理、影响深度、不同深度的真空传播、土体水平变形、竖向排水与重力的关系、抽真空位置影响、与外界是否连通、影响区成因、地下水位变化、是否形成非饱和带。

超细颗粒悬浮状疏浚土真空预压加固特性研究

浙江省乐清湾地区疏浚土具有高孔隙比、高黏粒含量、高含水率、高触变性、抗剪强度低及排水缓慢的特性,工程性质差,加固困难。依托乐清湾北港区吹填区真空预压工程,设置4个3000 m^(2)的真空预压试验区,研究相同真空度下不同塑料排水板间距、型号加固效果的差异,通过膜下真空度、表层沉降、孔隙水压力等监测数据以及土体含水率、十字板抗剪强度的检测结果对加固效果进行分析,同时结合含水率、十字板抗剪强度等检测数据,对无结构疏浚土的物理力学指标离散性进行分析。结果表明,采用真空预压加固超细颗粒无结构疏浚土时,对于浅层加固,A与B型排水板没有明显差别,塑料排水板间距小于100 cm时加固效果提升不明显;无结构疏浚土加固后力学指标较离散而含水率指标较稳定,建议采用含水率作为验收指标;建议无结构疏浚土采用土的三相组成推算其压缩比和沉降量。

PHD-PVD真空预压联合电渗法处理工程废浆试验研究

为了改进传统真空预压法的缺陷,提出一种PHD-PVD真空预压联合电渗处治工程废浆的方法。通过6组大型室内模型试验,对工程废浆固结过程中的排水量、电流强度、沉降值等进行监测,通过测量土体含水率及十字板抗剪强度并结合压汞试验宏微观分析土体的加固效果,研究真空泵和电源的间歇断开处理对PHD-PVD真空预压联合电渗法加固工程废浆效果的影响。试验结果表明,联合电渗法有效提升了PHD-PVD真空预压法后期的排水效率,远端土体固结程度得到提高,强度显著提升;对真空泵和电源的间歇断开式处理使土中产生新的排水通道,一定程度上缓解了排水板附近的淤堵,使得试验后期也保持了较快的排水速率,排水总量得到提升。压汞试验结果表明,采用间歇断开式的PHD-PVD真空预压联合电渗法处理的工程废浆,其峰值孔径更小,土体微观结构更加致密。

预压量对橡胶减振器减振效果的影响分析

本文以橡胶的硬度和预压量作为变量,共设计八种减振器,分别安装于箱体上进行振动试验,对比不同减振器的减振效果。试验结果显示,当预压量为0.5 mm时,减振器在水平纵向和垂直方向振动下的减振效果均优于其他预压量,但在振动过程中由于安装间隙会发生额外的摩擦,其中硬度为43的橡胶上更容易产生明显的裂痕,降低了橡胶的使用寿命。当预压量增加到2.5 mm或2.0 mm时,橡胶上的裂痕较浅,使用寿命更长。综上所述,橡胶减振器的使用过程应适当增加预压量,减振效果的降低并不明显且减振器的使用寿命将提高。

注浆压力对注浆絮凝-真空预压处理效果影响试验研究

注浆絮凝-真空预压法可以大幅提升土体的承载能力和稳定性,注浆压力作为该方法中的一个重要参数,对加固效果也存在一定的影响。为了研究注浆压力对工程废弃泥浆的处理效果,分别在注浆压力范围(0 kPa~600 kPa)内进行了注浆絮凝-真空预压处理试验。结果表明:注浆絮凝-真空预压对土体的加固效果随着注浆压力的增加而提升;注浆絮凝-真空预压加固效果随注浆压力的增大并非呈线性增大,注浆压力为500 kPa,600 kPa加固后土体强度分别比上一级增加1.2 kPa和0.33 kPa,建议现场试验注浆压力为500 kPa;注浆絮凝-真空预压比对照组对废弃泥浆的加固效率更快,且土体加固后十字板剪切强度更大,试验组比对照组增加了30.8%~61.1%。

基于絮凝-交替式水平排水板真空预压法泥浆处理试验

新型交替式真空预压法作为延缓淤堵层形成的新方法,可通过交替施加真空压力,使得颗粒发生反向迁移,改善颗粒单向运移造成的孔隙通道堵塞问题,其加固后土体均匀性较为优异。为此,将该方法结合絮凝剂运用在水平排水板上处理工程废泥浆,提出絮凝-交替式水平排水板真空预压法(F-A-PHDVP),旨在加固效率和土体强度方面进行优化。共开展五组室内模型试验,试验结果表明,与絮凝真空预压法(F-PHDVP)相比,F-A-PHDVP可以优化淤堵层颗粒组成,使得整体细颗粒分布更均匀,从而提升土体加固效果,交替组中C5加固效果最好,其排水量较其余组分别提升2.92%~15.28%,沉降量提升幅值为2.39%~10.46%,但加固效率均有所下降。该试验成果为真空预压法处理废泥浆提供了全新的方法参考,具有较大的实际工程意义。

初始通气对PHD-PVD真空预压法处理淤泥加固影响试验研究

为进一步改善水平联合竖直排水板真空预压法加固效果的影响,提出了PHD-PVD真空预压联合通气法。通过5组室内模型试验,对真空预压过程中的排水量、沉降量、孔隙水压力等进行监测。试验结果表明:间歇通入空气能够使排水通道的水形成回流,润湿周围土体,待重新启动真空泵时,瞬间施加的真空吸力破坏土体的结构,产生更多新的排水通道,提升排水效率。相较于未进行间歇通气的试验组,当抽真空96 h时启动间歇通气,试验后土体的排水量增加9.38%,土体表面沉降增加12.29%,十字板剪切强度提高了22.8%,孔压消散值增加了23.26%,在各组试验中效果最好。该研究为改进真空预压法的技术发展提供了参考依据。

软土路基堆载预压加固工程监测数据分析与效果评价

结合工程实例,分析堆载预压加固工程路基土体深层水平位移、边桩水平位移以及地表沉降随时间的变化规律。利用双曲线法拟合地表沉降监测数据,并推算工后沉降和固结度等参数,并与实测数据进行对比。结果表明,监测数据能够较好地反映路基在堆载预压处理过程中的变化规律,可有效指导施工。通过拟合双曲线方程推算后期沉降量,可对路基加固处理效果进行评价,且推算结果较符合实测值。

公路软弱路基水土联合堆载预压技术的应用研究

水土联合堆载预压技术是公路工程中针对软弱路基进行处理的常用技术。水土联合堆载预压技术的应用可以加速填筑路基的沉降,减少因施工产生的不均匀沉降,从而有效提升路基的施工质量,增强整个公路工程的路基稳定性。传统的土石预压技术所用土方量较大,对生态环境的影响较大,且施工成本较高,对地域内的土方需求量较大。以新疆地区某公路工程项目软弱路基为研究对象,针对传统土石方堆载软弱路基段的缺点,提出了水土联合堆载预压技术,并进行了应用研究,同时对水土联合堆载预压技术的施工效果进行了分析。结果表明:水土联合堆载预压技术切实可行,可以有效保证路基的稳定性,为后续类似的公路软弱路基处理项目提供了借鉴。

矮塔斜拉桥双肢薄壁墩0#块托架M型反力架预压技术研究

以渠江特大斜拉桥双肢薄壁墩0#块托架预压施工为研究背景,设计并提出了一种M型反力架,并采用Midas Civil建立有限元模型,对预压施工过程中M型反力架的受力和变形进行计算分析。研究表明,预压荷载作用下M型反力架的受力和变形均满足设计要求,表明该型反力架可有效保障双肢薄壁墩0#块托架预压施工的顺利进行。同时,有限元数值计算可有效应用于相关预压施工的反力架设计中。

增压式真空预压固结淤泥质软土的试验研究

为进一步研究增压式真空预压对软土固结效果的影响,分别进行常规真空预压、通气和注气式真空预压固结淤泥质软土的室内模型试验,对比分析了3种处理方式后软土沉降量、含水率、抗剪强度、土颗粒形态、孔隙结构等宏微观特征差异。结果表明:相较于常规真空预压,通气和注气式真空预压土样沉降量分别增大了5.6%和12.3%;土体骨架颗粒大小更加均匀且排列密实,颗粒接触形式由点接触向面接触过渡,孔隙直径和数量也明显减小;增压式真空预压可以显著增大深部土样抗剪强度,使土体强度更加均匀,其中以注气式真空预压加固软土效果最好,土体抗剪强度增大了11.2 kPa。研究成果有助于揭示增压式真空预压对软土固结效果的影响机制。

真空预压淤堵区渗透系数的计算方法

在废弃泥浆的真空预压过程中,预制竖向排水板周围经常会形成淤堵区域。准确测量和计算淤堵区泥浆的渗透系数对于预测废弃泥浆固结的情况至关重要。由于淤堵区泥浆渗透系数难以直接测量,且缺乏理论推导方法,因此提出了淤堵区渗透系数与淤堵区厚度的计算方法。为研究淤堵区的形成和验证计算方法,设计了一套试验装置进行验证,证明了该计算方法的实用性和可行性。同时,研究得出在工程现场对废弃泥浆进行真空预压时,应将真空度控制在90 kPa以下,并且在60~80 kPa之间,真空度越低,淤堵区的形成越慢。提出了淤堵区渗透系数计算方法,可用于预测真空预压过程中淤泥的固结程度。

超深软土区真空预压对复合地基的影响及其防治

在超深软土区,地块进行真空预压处理时可能会对近邻既有复合地基产生不利影响,针对性分析这种影响并寻求实用的防治方法具有重要意义。本文以某深厚软土区实际工程为原型,建立了平面应变模型,还原路侧真空预压过程,探索了复合地基受到的影响,并分析了4种对策的效果。结果表明:(1)真空预压产生的水平位移在场地边缘最大,场地边缘与复合地基之间的过渡区变形剧烈,承受了两个区域之间主要的水平和沉降变形差;(2)对于低渗透性的软土,真空预压产生的沉降主要集中在地表以下15 m范围内,深层的排水板对沉降贡献率低;(3)负压经历了从排水板向土体,从上至下的传递过程,排水板与土体之间的孔压差随着排水板深度增大而减小;(4)群桩中边桩侧向位移最大,弯矩是桩破坏的控制指标,群桩可能从边桩破坏,然后向地基中心蔓延;(5)增大场地处理边缘与路基距离、复合地基施工前先对路基进行真空预压处理、缩短地路基边缘排水板的长度以及在过渡区靠近路基一侧增加钢混支护,均是控制复合地基变形和受力的有效措施。