基于GDS固结仪的吹填淤泥非线性渗透性及参数测定

吹填淤泥具有高含水量、高压缩性、低渗透性等特性,因形成条件与应力历史等不同,表现出与一般软黏土不同的渗透特性,很难利用常规渗透试验仪测定渗透系数。GDS固结仪可克服现有渗透试验仪的缺陷,在吹填淤泥非线性渗透特性研究及参数测定方面具有很大的优势。采用GDS固结仪对深圳前湾吹填淤泥进行固结渗透试验,对软黏土常见的4种渗透系数与孔隙比之间的非线性关系进行回归拟合,获得相应的拟合参数。结果表明:(1)在6～400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的渗透系数随固结压力的增加呈非线性变化,降低1～2个数量级;(2)4种渗透系数与孔隙比之间的非线性渗透关系对于深圳前湾吹填淤泥都是适合的,其中渗透系数与孔隙比之间的幂函数关系,拟合程度最好,形式简单,成为吹填淤泥等超软土大变形与非线性固结性状数值分析首选的非线性渗透关系。

基于GDS固结渗透试验吹填土固结系数研究

基于一维大变形固结方程,给出了不同描述方法时大变形固结系数的表达式,采用软黏土渗透系数及有效应力与孔隙比间的半对数线性关系和幂函数关系,探讨了大变形固结系数随孔隙比的变化规律,提出了大变形固结系数随孔隙比变化的条件关系式,并应用于GDS固结渗透试验吹填淤泥固结系数变化特征分析.研究结果表明:1)存在临界孔隙比,将3种定义的大变形固结系数分成不同变化特征的单调区间,利用条件关系式能较好地判断大变形固结系数的变化规律.2)深圳前湾吹填淤泥大变形固结系数随孔隙比的减小变化幅度达1～2个数量级,比小变形固结系数的变化幅度更大,在对吹填淤泥等超软土进行大变形固结计算时,应先明确大变形固结系数的变化规律.

基于GDS的黏土非线性渗透特性试验研究

基于黏土渗透性与孔隙比的非线性关系,讨论和总结了4种渗透模型,即lg[kv(1+e)]-lge渗透模型、e-lgkv渗透模型、lgkv-lge渗透模型和lgkv-lg(1+e)渗透模型。来用GDS高级固结仪,对萧山黏土8个试样进行了一维固结渗透联合试验,使用直接法整理固结压力作用下渗透系数等试验结果,分析了对应于4种非线性渗透模型的土性参数。试验与分析结果表明,萧山黏土渗透性随固结压力增加呈现非线性减少,在50～1600kPa压力作用下其的渗透系数从8×10-8cm.s-1减少为8×10-9cm.s-1;4种非线性渗透模型对萧山黏土都是适用的。

基于GDS的萧山黏土非线性压缩特性试验研究

总结反映黏土孔隙比随固结压力的变化规律的e-logp模型,Ec-p模型,log(e+ec)-logp模型等3种非线性压缩模型的基础上,提出了考虑先期固结压力影响的log(e+ec)-log(p-pc)压缩模型。利用GDS高级固结仪对萧山原状黏土的7个试样进行了分级加载固结试验,整理固结压力与孔隙比等试验数据,分别确定了4种压缩模型的土性参数。试验与分析结果表明传统固结理论用黏土压缩系数av1-2代替变化值av,降低计算精度,且不能反映黏土的非线性压缩规律;大变形与小变形确定的孔隙比e数值上基本相同;从拟合结果与实用角度出发,选取ec=1的log(e+ec)-logp与log(e+ec)-log(p-pc)压缩模型最适用于描述萧山黏土的非线性压缩特性。

宁波土层的流变固结试验及流变模型参数研究

固结与流变特性及其参数取值研究是软基上结构物长期沉降课题的重要组成部分。针对宁波轨道交通工程的两个典型土层,开展了基于GDS固结仪的流变固结试验,获得了土样的主固结与次固结性状参数。采用Gibson三元件流变模型结合Matlab软件的拟合功能,得到了土样的三元件流变模型参数。通过对试验结果进行分析总结,发现宁波软土的次固结过程表现出较明显的非线性。次固结系数C_a与压缩指数C_c近似符合C_a/C_c=0.02±0.01。宁波软土的一维流变过程符合Gibson三元件流变模型规律,且其模量参数和黏滞系数均随固结压力的增大而增大。

软土的一维非线性固结计算参数及其测定

基于e-lgp和e-lgkv的非线性经验公式,建立了能综合考虑土的压缩性和渗透性在固结过程中呈非线性变化、荷载变化和自重等复杂因素的一维非线性固结控制方程,总结出5个一维非线性固结计算参数.针对国内传统固结渗透试验设备的缺陷和试验方法上受缚于太沙基一维线性固结理论,介绍了GDS先进固结仪的硬件组成和软件系统GDSLAB v2,强调了本套试验设备在测定软土非线性固结计算参数的优势.根据对萧山软土的试验数据分析,详细列出了基于GDS先进固结仪的一维非线性固结计算参数的测定结果,证明了软土固结过程中压缩性和渗透性随固结压力非线性变化的特性.

超固结土的一维固结理论及其试验研究

基于超固结饱和土固结理论,针对变荷载、自重应力分布等条件下提出了相应的一维超固结土问题的控制方程,总结出六个超固结土的一维线性固结计算参数,并采用半解析法编制了求解该问题的Fortran计算程序。利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行超固结土的一维固结渗透联合试验以及一维固结压缩试验,将测定的一维超固结土计算参数引入理论程序中,分别对比了位移、平均固结度、底部孔压这三者随时间变化的理论和试验曲线。结果表明:超固结土的一维线性固结理论比正常固结土的一维线性固结理论更接近试验结果,验证了超固结土的固结理论,表明了考虑土体应力历史对固结计算的重要性。

超固结土的一维固结计算参数及其测定

基于超固结饱和土固结理论,针对变荷载、自重应力分布等条件下提出了相应的一维超固结土问题的控制方程,总结出六个超固结土的一维线性固结计算参数。鉴于国内通用的固结渗透试验设备的种种弊端,提出利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行一维固结和渗透联合试验,根据对试验数据的整理分析,确定了基于GDS高级固结仪系统的超固结土的一维固结计算参数,为验证超固结土理论奠定基础。

等加载速率下软土固结特性试验研究

等加载速率固结试验是在控制固结应力的施加速率为一常数条件下研究土体固结特性的试验方法。采用GDS高级固结仪,开展了四种加载速率与瞬时加载的软土固结试验研究,分析了土样的固结变形特性与孔隙水压力变化规律。试验与分析结果表明,加载速率越大土样固结速率越快,土样完成固结所需的时间越短;土体的最终变形量由固结应力大小决定,与加载速率无关;随着固结应力施加速率的增加,加载完成时土样的平均固结度呈下降趋势;加载速率越大,土样底部的孔隙水压力上升速率越快,孔隙水压力极值越大;孔隙水压力在固结应力加载完成前达到极值,随后呈下降趋势,有效应力迅速增加。

超固结土的一维非线性固结计算参数及其试验测定

基于e-lgp和e-lgkv的非线性经验公式来分析超固结土问题,并建立了能综合考虑土的压缩性和渗透性在固结过程中呈非线性变化、荷载变化和自重等复杂因素的一维非线性固结控制方程,总结出7个一维非线性超固结土的计算参数。利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行超固结土的一维固结渗透联合试验,整理分析实验数据,并详细列出了基于GDS高级固结仪的一维非线性固结计算参数的测定结果,证明了超固结土在固结过程中压缩性和渗透性随固结压力非线性变化的特性。

基于超软土固结试验砂井大变形固结参数变化特性

基于砂井轴对称大变形固结方程,定义了5类固结参数的表达式,考虑超软土渗透系数及有效应力与孔隙比之间的半对数和幂函数2类非线性关系,结合深圳湾海相淤泥及吹填淤泥的GDS固结仪固结渗透试验,分析砂井轴对称大变形固结方程固结参数的变化特征。结果表明:(1)吹填淤泥、海相淤泥的径向与竖向大变形固结系数随固结过程中孔隙比的减小变化规律复杂,单个试样变化幅度最大分别为十几倍与十倍;(2)吹填淤泥、海相淤泥的其他3类固结参数随固结过程中孔隙比的减小变化1~2个数量级,单个试样变化幅度最大达到几十倍。5类固结参数随固结过程中孔隙比的变化发生较大变化,大变形固结方程简化求解时不能看作常量处理。

天津地区吹填淤泥非线性渗透特性试验研究

采用GDS高级固结渗流仪对天津地区不同液限吹填淤泥开展了固结—渗透联合测试试验,通过试验得出了不同液限吹填淤泥的e-kv试验数据,基于试验数据对目前常见的4种非线性渗透模型进行拟合并测定了相关参数。结果表明,4种模型对天津地区吹填淤泥都是适用的,其中lge-lgk v模型拟合程度最好,参数简单,建议将其作为天津地区淤泥质吹填土等超软土大变形与非线性固结性状数值分析的最佳渗透模型。研究成果对该地区工程应用与后续研究具有重要意义。