车辆载荷作用下桩后黏性土主动土压力分析

针对现有设计规范进行桩后主动土压力计算时未考虑车辆载荷的动力效应对支护结构影响的问题,在平面滑裂面假定的基础上,结合拟动力学分析方法,考虑车辆动载荷作用下桩后土体受惯性力的影响,推导出车辆载荷作用下主动土压力的计算式,将主动土压力分为动土压力分量和静土压力分量。分析土体容重、桩-土外摩擦角对主动土压力的影响,以及水平振动加速度系数、内摩擦角、行车速度、车桩间距对动土压力的影响,对比分析不同黏聚力情况下的主动土压力分布规律。研究结果表明:桩后动土压力呈非线性分布;在车辆载荷作用下,一个振动周期内桩后主动土压力随滑动面倾角的增大和时间的持续先增大后减小;动土压力幅值随车桩间距的增大而减小,振动周期随车速的增大而增大。

饱和黏性土地基中邻近圆形基坑相互影响分析

间距很小的圆形基坑后方土压力分布复杂,很难判断考虑圆拱效应的竖向弹性地基梁法和三维弹性地基板法的适用性。采用三维连续介质有限元法对位于饱和黏性土中2个间距很小的由地下连续墙组成的圆形事故应急池基坑进行整体建模分析。结果表明,对于1号池开挖到底后和2号池开挖到底后2种工况,地下连续墙的最大水平位移和最大弯矩的差异都不大。基坑位移和竖向弯矩的实测结果与计算值也较为接近。2个相邻圆形基坑在间距很小的情况下,其相互影响也是非常有限的。圆形地下连续墙支护结构对周围土体刚度参数的变化不敏感。采用三维连续介质有限元法对圆形地下连续墙支护结构进行计算分析,得到的结构内力远小于考虑圆拱效应的竖向弹性地基梁法和三维弹性地基板法,在经济性上有明显优势。

非饱和黏性土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型

将非饱和土广义有效应力原理与三剪强度准则相结合,提出了非饱和土广义有效应力三剪强度准则。将所提准则作为破坏准则,分别采用等量代换法和坐标平移法推导出新的破坏应力比,并将其与非饱和土修正剑桥模型相结合得到了新的屈服函数。相比于原来修正剑桥模型中的破坏应力比为定值,新的屈服函数可以更好地反应土体全应力状态、中间主应力效应和拉压不等效应。在弹塑性理论的框架下,建立了非饱和土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型。以江西正常固结非饱和重塑红黏土作为试验研究对象,进行室内土工试验、土水特征曲线试验、压缩回弹试验、非饱和土常规三轴固结排水试验。将该本构模型计算结果与非饱和土三轴固结排水试验结果进行对比验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了该本构模型的正确性。在轴向应变较小时,等量代换法和坐标平移法模拟结果比较接近,随着轴向应变增大直至偏应力达到平稳状态的过程中,等量代换法计算结果要大于坐标平移法计算结果,且更接近于试验值。真三轴计算预测结果表明:在固结排水条件下,初始压实度、净围压、基质吸力相同,中间主应力影响系数越大,则剪应力和体应变越大。b值相同的情况下,轴向应变较小时,等量代换法计算结果和坐标平移法计算结果比较接近,随着轴向应变的增大,二者之间的差值也越来越大。

亭子口灌区一期工程红层区黏性土边坡稳定性及影响因素研究

依据四川省亭子口灌区一期工程,分析了红层区形成条件及黏性土土性机理,研究了影响亭子口灌区黏性土边坡稳定性的3种因素:内在因素、环境因素和人为因素。开展的主要工作有:利用Geo-Studio软件,改变黏性土强度单一变量,固定其他变量,研究强度变化对边坡稳定性的影响;利用软件中的SLOPE/W模块及SEEP/W模块分别进行稳态和瞬态分析,研究持续降雨对边坡稳定性的影响;建立并模拟不同边坡模型,研究阶梯开挖、平台宽度、坡表形态对黏性土边坡的影响规律;模拟逐次开挖边坡,研究不当削坡对黏性土边坡的影响。结果得到:相同及不同坡度边坡,边坡安全系数与内摩擦系数、黏聚力呈正相关,且坡度越缓,正相关性越明显;持续降雨0~10h边坡黏性土孔隙水压力逐渐增大,坡脚土体最先饱和,安全系数持续降低;阶梯开挖、平台宽度、坡表形态对黏性土边坡的稳定均有影响,除此之外,地形地貌、环境气候等也是影响边坡稳定的重要因素;不当削坡会导致坡脚的剪应力过大,边坡安全系数逐渐减小进而可能失稳。

九寨沟黏性土含量对改良碎石土水分特性的影响

[目的]分析九寨沟2017年“8·8”地震后崩坡积碎石土和当地沉积黏性土不同比例混合体的土壤水分特性,选出适宜研究区植物生长的最佳改良碎石土,为九寨沟地区灾后生态环境修复提供科学依据。[方法]将九寨沟当地黏性土与九寨沟地区碎石土以不同体积比进行混合,通过土水特征曲线试验、水分常数试验、土柱试验来探究不同比例下土壤水分特性,挑选适宜于植物生长的混合土比例。[结果]①van Genuchten模型能够很好地拟合改良碎石土的土水特征曲线,土壤进气值随着黏性土比例的增加而增加,参数α在一定程度上能够表征进气值的状态。②改良后的碎石土使吸湿系数、凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等都随着黏性土比例的增加而增加。相较于碎石土,添加黏性土的改良碎石土可用水量增大22.26%~50.00%,最大有效水量增大70.96%~131.46%,更加有利于植物生长。③3种模型对比下,Philip模型对土壤水分入渗模拟效果最好,吸渗率S大小能够在一定程度上代表初始入渗速率的变化趋势。[结论]综合对比不同比例改良碎石土水分特性可见,当下覆土层为储水层,可选择碎石土与黏性土比例为7∶3作为改良碎石土最佳配比;当下覆土层为非储水层,无法储存水分时,可选择碎石土与黏性土比例为3∶7作为改良碎石土最佳配比。

上海深层黏性土的土样扰动评价方法

通过室内试验准确获取土样原位力学性质,需借助土样扰动评价方法进行扰动评估。现有的土样扰动评价方法大多针对浅层土,缺乏深层黏性土的相关研究。基于上海深层黏性土一维固结试验及剪切波速试验,结合结构性黏土本构模拟,对比文献中其他黏土试验数据,分析了既有土样扰动评价方法对深层黏性土的适用性,提出了基于剪切波速且排除应力和密实状态影响的土样扰动评价指标,利用本文及文献数据验证了上述评价指标的合理性。结果表明:(1)深层黏性土block样与钻孔样存在显著的扰动差异;(2)对于扰动程度相同的土样,现有评价指标?e/e_0随取样深度增大而增大,可能造成对深层黏性土土样扰动的高估,且无法区分不同取样方法引起扰动差异;(3)以室内与原位剪切波速比V_(s,lab)/V_(s,in situ)为扰动评价指标,无法反映取样方法对上海深层黏性土的扰动差异,对其他黏土给出的评估结果沿深度离散性较大;(4)提出的评价指标可以克服取样深度的影响,对同一地区黏性土,可以较好统一量化取样方法引起的土样扰动程度。

固结黏性土河床冲刷深度试验研究

固结黏性土是沉积日久、经过物理化学作用、已经形成黏土矿物的黏性土,其起动特性与散粒体泥沙存在明显差异,河床冲刷情况也更为复杂。以拟建绍兴市城市轨道交通2号线下穿曹娥江隧道工程河段为例,采用水槽试验与河工模型试验相结合的方法,通过水槽试验测量原状土与模型沙起动流速及输沙率,从而选取模型沙并确定冲淤时间比尺。结果表明:在百年一遇与三百年一遇极端洪水作用下,隧道线位上游受弯道的影响,下游受左岸边滩的约束,冲刷深度均较大,而隧道线位处冲刷幅度相对较小,最大冲刷深度分别为5.5 m、7.7 m。水槽试验与河工模型试验相结合的方法可为固结黏性土河床的隧道、管道埋深设计提供参考。

基于CPTU解释黏性土不排水抗剪强度方法研究

黏性土的不排水抗剪强度Su是海上风电工程设计中重要的力学参数之一,孔压静力触探测试(简称CPTU)无法直接测得黏土强度,但其所提供的锥尖阻力、侧摩阻力以及孔隙水压力与土体的不排水抗剪强度存在映射关系,国内外基于CPTU已经演化出多种解释土体不排水抗剪强度计算公式。基于滨海某海上风电项目,开展了原位CPTU试验、三轴不固结不排水(UU)、三轴固结不排水(CU)、固结快剪(CQ)以及船上微型十字板剪切(MVST)试验,对已有计算公式的适用性进行了校验,分析发现需根据区域场地情况对其中经验系数进行相应的调整以提高计算精度。研究基于CU试验结果,结合工程实例对原有公式中经验参数进行优化修正,最后通过误差分析,验证了修正预测模型的准确性与合理性,利用改进后的修正预测模型可使江苏地区海域黏性土不排水抗剪强度的计算得到更准确的结果。

基于孔压静力触探试验的黏性土压缩模量预测

为获取真实反映土体天然状态的力学参数,以杭政储出(2018)62号地块商务兼容商业用房项目为例,运用室内试验和原位测试的方法,获取各黏性土层的压缩模量,研究基于孔压静力触探试验的既有经验方法预测土体压缩模量的有效性,提出了杭州软土地区新的孔压静力触探锥尖阻力与压缩模量之间的相互关系。结果表明:不同经验预测方法得到的结果与实际土体压缩模量存在不同程度的偏差;基于实测的孔压静力触探试验锥尖阻力,计算得到修正锥尖阻力,拟合修正锥尖阻力q t与E S-LAB进行拟合,提出了适用于杭州地区软土的压缩模量预测经验公式。

雄安新区黏性土非线性动力学参数统计分析

以雄安新区起步区区域性地震安全性评价项目的黏性土动三轴试验结果为基础,整理分析199组黏性土的动剪切模量和阻尼比数据,以埋深10 m为统计区间,统计给出雄安新区黏性土不同埋深区间的动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的平均值和变异系数,并与已有的同类成果进行对比分析。结果表明:雄安新区黏性土非线性动力学参数符合土动力学的基本认识;雄安新区黏性土体的动剪切模量比略高于天津地区,随埋深的增加逐渐趋近于全国的上限值,而阻尼比在浅表时明显低于天津和全国的推荐平均值,随埋深的增加逐渐趋向于全国的下限值。

塑性状态对冻结原状黏性土的抗拉与抗压特性影响研究

基于现场详勘,以三亚某河口通道工程推荐采用管幕冻结法施工为背景,考虑到不同塑性状态黏性土分布深度的不确定性,采用径向劈裂试验和单/三轴压缩测试,系统地研究了冻结原状流塑状、硬塑状黏土及可塑状粉质黏土的抗拉与抗压特性。结果表明,无论是拉伸还是压缩应力-应变行为,三种冻结土体的弱应变硬化和弱应变软化行为都可采用偏差应力与轴向应变的双曲线型修正表达式描述,而强应变软化行为可用二次抛物线模型描述。同一负温下,流塑状黏土的抗拉能力最弱,抗变形能力最强;可塑状粉质黏土次之;硬塑状黏土的抗拉能力最强,抗变形能力最弱。三种冻结原状土体的初始切线模量分布范围基本满足可塑状粉质黏土>流塑状黏土>硬塑状黏土,它们的抗剪强度特性都可用线性摩尔-库伦准则描述。三种冻结土体的黏聚力和内摩擦角基本随温度的降低而增大;同一温度下,流塑状黏土的黏聚力最小,可塑状粉质黏土与硬塑状黏土的黏聚力大小接近,而内摩擦角则表现为:硬塑状黏土>流塑状黏土>可塑状粉质黏土。

非饱和黏性土固结试验研究

文中采用室内固结试验手段,研究由工程黏性土配置而成的不同饱和度的非饱和黏土在不同试验条件下的变形影响因素与影响规律。结果表明,不同饱和度条件下,同级荷载条件下随饱和度的增加,变形量呈现规律变化,但当含水率接近塑限时,土体会存在一定的黏滞强度,增加了试样排水时长,进而影响土体固结沉降量变化规律;不同固结压力下,土体饱和度越大,在相同荷载作用下产生的瞬时沉降越小;此外预压的存在能够减小后期的次固结系数,并降低后期固结沉降。该研究内容对于非饱和黏性土一维固结理论的相关研究工作提供了一定的技术和数据支持。

黏性土中钢管桩振动起拔土体损失与应对措施

钢管桩作为一种快捷、绿色和可回收的支护结构被广泛关注,但是,钢管桩在振动回收过程中土体损失引起的环境效应是关注的焦点.提出了振动拔桩过程简化模型,依据振动极限状态下“桩+土柱+锤”的动力平衡公式和拔桩条件,以黏性土层厚度和侧阻力标准值为判别指标,建立了黏性土场地拔桩土柱预测模型.根据苏州、淮安和盐城黏性土地层项目的原位拔桩试验,验证了预测模型和计算方法的合理性.基于试验结果,指出在黏性土场地中,土体损失引起的环境效应预测模型的准确性取决于土层侧阻力、上覆土层和土体剪切变形,并提出了消除环境效应的措施,确保周边环境的安全.

复杂黏性土地质深基坑开挖施工与周围环境变形控制技术

汉钢站的建立位于武汉市地铁12号线,此项目存在场地内土层条件复杂,主要为黏性土地质分布不均匀,且基坑周边环境复杂等问题。通过采用盖挖逆作法进行施工,基坑主体围护均采用地下连续墙+板支撑结构体系来控制周边的地表沉降的施工工艺。研究表明:通过地下连续墙技术和板支撑结构体系的加固方式,有效确保建筑安全,为类似工程提供基础。

秦皇岛地区花岗岩砂质黏性土强度及变形特性研究

花岗岩广泛分布于秦皇岛地区,其风化形成的砂质黏性土作为一种特殊性土在该地区工程中应用普遍。为研究花岗岩类砂质黏性土的强度和变形规律,采用实际工程中的勘察土样,对不同颗粒含量和不同含水率的试验数据进行了分析整理与对比研究。结果表明:花岗岩类砂质黏性土的压缩模量和黏聚力均随其颗粒含量和含水率的增大而减小,结构性破坏和黏聚力减小是其遇水软化崩解的主要原因。砂质黏性土的内摩擦角随颗粒含量和含水率变化表现为无序性。

基于压汞试验的黏性土微观孔隙特性研究

为探讨黏性土的微观孔隙特性,通过压汞试验对桂林某工程中的地基土开展试验研究。首先对土样进行基础物理试验,得出该土样的基本物理性能指标,包括天然密度、天然含水率以及土粒的相对密度,确定其属于黏性土。通过压汞试验得到该不同干密度黏性土的孔隙孔径以及累计进汞体积(孔隙体积百分数)的数据分布情况,随黏性土干密度的增大,孔隙总体积逐渐减少,但小孔隙孔径的含量略微增加,影响不明显;对于大孔径孔隙含量而言,随干密度的增大其减少情况较为明显。本研究为深入了解黏性土的工程性质和变化规律提供了科学依据,对工程设计和施工具有一定的指导意义。

花岗岩残积砂质黏性土的物理力学特性研究

以泉州市工商旅游职业中专学校花岗岩残积砂质黏性土为研究对象,运用室内三轴剪切试验的方法,研究试验在固结排水、固结不排水状态下的应力应变、体应变和超孔隙水压力变化特征。结果表明应力应变曲线呈轻微的应力软化特征;三轴固结不排水剪切时,超孔隙水压力呈现短暂线性增加,后非线性增加,达到峰值后呈现稳定非线性减小的趋势;花岗岩残积砂质黏土的有效应力路径变化规律大致相同,均逐步趋近于临界状态线,且剪切围压越小,趋近速率越大。

基于PCA的长江漫滩软弱黏性土渗透特性研究

长江漫滩软弱黏性土在长江下游地区广泛分布,其变形、沉降对工程影响较大,渗透系数是影响土体渗透变形和固结沉降的重要指标。影响黏性土体渗透性的因素较多,各影响因素之间存在一定的相关性。文章以南京长江漫滩软弱黏性土为例,首先对渗透系数与各指标之间进行相关性分析,筛选出6个相关性较好的物理指标,然后通过主成分分析法对筛选出的指标降维处理,得出3个相互独立的综合性指标,建立渗透系数的计算模型。对软弱黏性土的渗透特性、固结沉降的研究具有一定的参考价值。

崇明东滩吹填区黏性土层抗剪强度随时间变化特征及机理

为了对上海市崇明东滩等吹填造陆区域进行工程地质评价,针对崇明东滩吹填区下伏黏性土抗剪强度的变化特点,考虑不同吹填时间,选取由西向东的5个不同吹填区(1949围堰内、1949-1964、1964-1976、1976-1990、1990-1998)内钻孔的黏性土进行剪切试验,分析了不同时期及不同层位黏性土抗剪强度的变化,并对土样进行扫描电镜试验,观察土样的微观结构,从微观结构的角度定性及定量地分析了抗剪强度的变化规律。结果表明:1)黏土在1949-1964吹填区内的抗剪强度最高,在50、100、200、300 kPa竖向压力下的峰值剪应力分别为33.31、46.68、102.10、147.15 kPa,粉质黏土在各级竖向压力的作用下,各吹填区内的抗剪强度差距不大;自西向东,黏土层的抗剪强度指标与粉质黏土层呈现相反的变化趋势,与天然含水率的变化趋势有关。2)自西向东,各吹填区内土样的微观结构有显著变化,黏土层的微观结构从絮凝-团聚状结构向基质状结构变化,粉质黏土层的微观结构呈现骨架-团聚状—基质状—絮凝-团聚状结构的变化趋势。3)结构单元体的平均直径与土样的黏聚力负相关,与内摩擦角正相关,结构单元体的平均形状系数与土样的黏聚力正相关,与内摩擦角负相关。说明结构单元体的平均直径、平均形状系数与土体的抗剪强度指标直接相关。

含砂量对黄原胶复合黏性土抗裂和抗冲刷性能的影响

为增强黏性土的抗裂和抗冲刷性能,对掺加不同含量砂土的黄原胶复合黏性土开展了一系列室内蒸发、干缩开裂和抗冲刷试验,通过测算试样含水率和土体抗冲刷系数,结合图形分析软件定量分析了土体表层裂隙的发育情况,以研究复合黏性土体内部水分变化规律及其抗裂和抗冲刷性能。结果表明:随着黏性土中砂土颗粒的掺入,试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度呈现先增大后减小的趋势;当含砂量为30%时,素土及黄原胶复合试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度均为各含砂量下的最大值;当含砂量为50%左右时,对于黄原胶复合黏性土,黄原胶胶体与砂土颗粒形成具有一定强度的稳定结构,其抗冲刷性能得到显著提高。