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。

注气增压作用下的软土排水增效机理试验研究

通过重塑土的一维物理试验研究了软土注气增压排水效果的内在机理。试验系统包括增压装置、软土压密(劈裂)观测装置、排水量测量装置等。随后观测了软土沉降、排水过程及裂隙发育特征。结果表明:压力气体通过孔隙水的驱替与孔隙的弹塑性扩张实现土体排水压密与劈裂,同时结合表层土体的明显薄弱特征(或裂隙)、平整密实程度,可将注气增压作用下的软土排水增效机理分为排水且劈裂、排水并压密与排水且贯通3种排水增效机制。

增压式真空预压在铁路站场地基处理的优化设计研究

增压式真空预压能弥补常规真空预压时间长、长期效果差等缺点,基于该方法的加固机理,利用PLAXIS平面有限元进行设计参数优化研究,优化参数包括排水板板长、板间距、板型、增压强度等。研究结果表明,在预压前期,渗透系数对沉降量的影响较显著,而预压后期则排水板的尺寸产生的效果更为显著;对于工期和工后沉降都比较严格的工程,尽可能使排水板长度大于压缩层厚度,选取大尺寸、高渗透性排水板、间距取1.0m,并尽可能增加增压装置的功率。

增压式真空预压吹填淤泥孔压实时响应及加固机制初探

进行了增压式真空预压处理吹填淤泥的室内模型试验,利用沉降标、微型孔压计和微型十字板剪切仪对试验过程中的土体沉降量、孔压消散以及强度进行监测。结果表明,土体内部注气增压对土体沉降量、孔压累积消散量以及强度提升均有明显促进作用。特别地,获得了增压期间土体孔压的实时响应,并结合数值模拟分析,推断了增压提升淤泥地基处理效果的主要机制为:注气引起增压管/排水板之间土体产生微小的劈裂裂缝,提高了土体的渗透性,并且该裂缝在增压结束后继续提供额外的排水通道,从而在增压后仍能加快孔压消散和土体固结。

增压式真空预压处理软基的加固机理

常规的真空预压往往由于竖向排水板堵塞引起排水固结效果差、工期长。对此,笔者采用增压式真空预压处理某一站场软土地基弥补上述不足。通过分析对比增压式和常规真空预压处理方式下地基在加固期内的沉降、孔隙水压力变化特征,评价增压条件下的处理效果。结果表明:采用增压式真空预压三、四区地表沉降量明显大于常规处理的一区,且孔隙水压力消散速度也快于一区;而1.0m间距的三区产生的预压沉降量较1.2m间距的四区增加约30%;增压式真空预压利用增压管的增压作用能加速软基排水过程并改良排水板易淤积的不良性能。

基于气体运移规律的增压式真空预压法加固机制分析

针对天津地区高含水率的吹填淤泥,进行不同增压深度的室内增压式真空预压模型试验,结合土中气体运移规律,进行增压机制及加固效果影响因素分析。研究结果表明,采用注气增压方法可以有效加固高含水率吹填淤泥,其中排水板中下部注气增压对土体排水量、沉降量、超静孔隙水压力累积消散量以及十字板强度提升有明显促进作用。加固初期,流塑状态的土体中,注入气体易形成气泡并在浮力作用下快速上升运移,带动深部土颗粒向上运动,形成类似搅拌的扰动,使土体均匀加固;随着土体含水率逐渐降低,气体在土体内部赋存形式以具有一定气压的封闭空间为主,使得注气管与排水板之间的压力差增大;加固后期,注入气体发生断裂形式扩张,导致土体形成微劈裂裂缝,加速土中水的排出,提高了加固效果。

增压式真空预压处理站场软基效果试验研究

常规真空预压由于工期长、长期排水效果差,常常无法满足站场路基设计施工要求;为克服上述缺点,在某站场地基处理过程中引入增压式真空预压。为验证增压式真空预压的适宜性,在现场设置4个不同设计方案的试验断面,分别进行表层沉降、分层沉降、孔隙水压力和地下水位的对比分析。试验结果表明:采用增压式真空预压可提高预压期沉降量,缩短固结时间;但增长效果主要体现在增压管埋设深度以下2 m左右的位置,其沉降量约占总沉降的70%;增压处理后能有效降低真空预压区地下水位,加速软基固结。

增压式真空预压处理单层均质土固结理论研究

基于等应变理论,结合Newman-Carrilo方程,利用分离变量法,提出增压式真空预压处理单层均质土地基固结度解析解,并得到无井阻和理想井的固结度解析解;编制了便于工程实践的图表。结果表明:通过增压式真空预压处理单层均质土时,随着时间因子的增加,固结度总体呈快速增长趋势;随着井径比n的增加,固结速率减小;理想井固结与无井阻固结的变化规律基本一致,但同一时刻理想井的固结度略大。采用增压式真空预压处理时,建议排水板的井径比不超过10。

滨海填埋场增压式真空预压法软基处理研究

依托宁波滨海工业固废填埋场工程,研究采用增压式防堵真空预压法对滨海围填滩涂地区进行软基处理。针对该工程为大面积块状场地,且周边有高压电线塔需要保护等特点,采用了水泥土搅拌桩围护场地基坑,且对高压电线塔塔基采用钻孔灌注桩加固保护处理,对地基处理全过程进行了有效跟踪监测,包括地基沉降位移、孔隙水压力与水位、膜内真空度等变化情况,以及对周围电线高塔等环境物进行位移监测。结果表明在进行适当保护处理后,高塔受大面积软基处理影响小。工后检测表明处理后软基的平均固结度、地基承载力达到设计要求。

增压式真空预压法加固海相吹填土的现场试验研究

为进一步推动真空预压法在海相吹填土地基中的应用,克服其自身的局限性,探讨增压在真空预压法中所起到的作用,依托温州某吹填工程开展现场试验研究,包括增压式真空预压法和常规真空预压法的现场对比试验,对现场的膜下真空度、表层沉降进行了分析,重点研究加固后增压式真空预压处理后的地基承载力的变化规律和加固效果,并与常规真空预压法进行对比。结果表明显:增压式真空预法加固效果明显,土体深层次承载力有一定程度提高,尤其在吹填面以下1.5~3 m的范围内增压区比常规真空预压区土体强度高。

增压式真空预压在连云港软土地基处理中的应用

通过在对连云港地区软地基处理中增压式真空预压和直排式真空预压应用情况的对比试验,探讨了增压式真空预压和直排式真空预压的区别。根据孔隙水压力监测及工后检测结果,研究了增压式真空预压在增压段内的孔隙水压力变化,并对两种真空预压方式的处理效果进行对比,结果表明:增压管在真空预压过程中能够传递真空压力;在增压过程中,高压空气从增压管处向上进入膜下,导致膜下和正常排水板处真空压力降低,并没有达到增压的预期目的;两种真空预压方式对于地基的加固效果相当;增压式真空预压的加固原理及施工方法还有待进一步研究和改进。

不同真空预压施工工艺的应用效果及经济性

真空预压法加固软土地基时,针对不同的工程需要,可采用多种施工工艺。以天津某吹填土地基加固工程为项目依托,通过开展现场试验,分析了直排式真空预压、常规式真空预压和增压式真空预压3种真空预压施工工艺的加固效果及区别,并开展经济性对比,为工程设计与施工提供技术和数据支撑。

增压式真空预压软基处置的对比试验研究

目前软土地基在国内沿海地区大范围存在,因此如何使这些含水率高,承载能力很低的淤泥尽快排水固结,便成为一大技术难题。在传统真空预压技术短期难以实现的基础上,提出了增压式真空预压法对软土地基进行加固,并在淤泥粘度较高的连云港某港区进行现场试验。试验结果表明:增压真空预压工法由于采用了新型塑料排水板、直连工艺和增压技术,比真空联合堆载预压法产生更高的超孔压,软土中的孔隙水可以更快速地排出,地表沉降量大幅增加,地基处理效果更好。

铁路海相软土路基处理方法的研究

通过广珠铁路珠海西站软土路基处理先导工程,形成了一套铁路海相软土路基处理施工新技术。广珠铁路珠海西站软土路基处理工程,采用常规真空-堆载联合预压法及增压真空-堆载联合预压法对海相软土路基进行处理。对2种不同的施工工艺进行阐述,对现场沉降观测数据及分层沉降观测数据进行分析,并利用观测数据进行场地的固结度推算。通过对加固前后同一地点场地的土层取样,进行室内土工试验,对加固效果进行分析。珠海西站先导工程软土路基的沉降及固结度基本满足铁路路基相关规范文件的要求,设计参数合理,施工工艺、方法可行。

天津铁路集装箱中心站吹填土真空预压处理设计与试验

基于天津新港北铁路集装箱中心站工程,并结合场地状况,对地基处理方案进行研究和比选,选择真空-堆载联合预压法作为地基处理方案。探讨增压防堵真空预压方法和常规真空预压方法、直排式真空预压方法的区别,介绍增压防堵真空预压设计与质量验收要求,并明确设计中相关问题的处理方法。详细论述增压防堵真空预压的监测和检测内容,以及试验段情况。通过试验段的对比试验,验证了采用增压防堵真空预压作为吹填土地基处理方案的正确性。

增压式真空预压处理广珠铁路珠海西站软基效果分析

分析介绍了一种新型的真空预压处理技术——增压式真空预压应用于广珠铁路珠海西站软基处理。为验证增压式真空预压的适宜性,在现场设置四个不同设计方案的试验断面,分别进行了表层沉降、分层沉降和孔隙水压力的对比分析。试验结果表明,采用增压式真空预压提高了预压期的沉降量,缩短了固结时间。

注气加载路径对增压式真空预压法加固吹填软土的效果分析

采用增压式真空预压法加固处理吹填软土时,其加固效果会受到注气压力和注气时间的影响。利用不同注气压力和注气时间组合条件的室内模型试验,研究注气加载路径对增压式真空预压法加固吹填软土的效果影响,试验中考虑恒压力–恒时间、恒压力–变时间、变压力–恒时间以及变压力–变时间4种注气加载路径。试验结果表明,增压式真空预压法对土体的加固效果总是优于常规真空预压法,且当采用变压力–变时间的注气加载路径时,土体的加固效果最佳。与恒压力–恒时间的注气加载路径相比,采用变压力–变时间的注气加载路径可使土体的表面沉降增大9.25%,排水量增大9.35%,平均含水率降低13.91%,平均十字板剪切强度增大20.59%。注气压力和注气时间的逐级递增可有效地防止黏粒向排水板处聚集,促使排水板与增压板之间土体孔隙数量的增多,增大土体的渗透性,提高深层土体的加固效果。

考虑变井阻的增压式真空预压固结解析模型及解答

增压式真空预压法是一种新兴的软土改良技术,目前对其固结理论的研究成果相对较少,基本处于起步阶段。基于等体积应变假设和达西定律,提出一种包含增压管和排水板的新型等效固结解析模型。首先,针对地基固结过程中排水板出现的淤堵问题,考虑排水板的变井阻效应,假定其渗透系数随时间指数衰减并随深度线性衰减;另外,考虑排水板涂抹作用以及土体内径–竖向渗流,推导了该模型的固结控制方程及其解析解。通过理论退化和比较研究,并与实际工程案例进行对比分析,验证了该解答的合理性。最后,通过参数敏感性分析对增压式真空预压固结特性进行研究,分析各种参数对固结性状的影响。结果表明:与传统真空固结解析模型相比,增压法能更有效地促进土体固结;考虑排水板的变井阻效应时,地基的固结进程将会减缓,且时间井阻因子αb的变化对地基后期固结速率的影响很大;单元内排水板布置越密集、土体泊松比越大、增压管影响区域越小或增压压力越大,均会导致地基固结加快。

深层增压式真空预压法处理软土地基室内模型试验

普通真空预压法在处理软土地基时,由于真空度向下传递的过程中受涂抹、井阻等作用,使深层土体获得的真空荷载较小,往往导致深层土体得不到有效的加固。针对这种缺陷提出一种深层增压式真空预压处理软土地基的方法,此方法主要是通过向深层土体增压以扩大深层土体与竖向排水板及其上层土体的压力差,从而加快土体中的孔隙水的渗流速度。另外,由于深层土体因得到增压而其气压高于上层土体及排水板处的气压,这样就会在深层土体和竖向排水板及上层土体之间形成对流,从而带动土体中的孔隙水向上层土体和排水板处流动而提高排水速率。试验表明:经深层增压式真空预压法处理后土体的含水率、累计沉降量、十字板抗剪强度等指标均优于普通真空预压处理的土体,说明深层增压式真空预压能够有效地提高软土地基的加固效果。

增压式真空预压两种固结解析解的对比分析

增压式真空预压能够克服常规预压淤堵问题,但施加增压后的土体固结规律缺少理论依据,基于土体等应变理论,结合Newman-Carrilo方程,利用积分变换法,提出增压式真空预压单层均质土地基固结度解析解,并与分离变量法的固结结果进行对比分析,最后给出便于工程实践使用的图表。结果表明:随着时间因子T_h的增大,固结度总体呈快速增长的趋势;随着井径比n增大,固结速率减缓;积分变换法与分离变量法求解得到的解析解相差甚小,认为两种方法均可以完成增压式真空预压固结解析解的推导。