天津吹填软土沉积特性及其微观结构研究

吹填软土由于其物质成分和沉积环境千差万别,决定了其工程性质也差别很大,具有区域性特点。本文以大型沉降柱模拟吹填泥浆自然沉积,对天津滨海新区吹填泥浆静水沉降过程中泥水分界面、含水量、孔隙比变化及其沉积后的相关特性进行了探讨,并对其微观结构特征进行了研究。试验结果分析表明:天津吹填土富含粘土矿物,微结构不稳定。在沉积过程中,颗粒分选明显,各项指标前期变化大,后期趋于稳定,总体工程性质差,难以直接满足工程建设的需要,需进行相应的处理。

天津吹填软土Mesri蠕变模型及灰色预测

为了研究吹填软土流变特性,通过三轴剪切以及三轴排水蠕变试验,建立了天津吹填软土Mesri经验蠕变模型。同时,利用实测数据对蠕变试验结果进行了灰色预测。结果表明:经验模型及灰色预测结果与实测数据都较接近,说明天津吹填软土蠕变可用Mesri模型进行预测,短期内灰色预测也是适用的,值得工程实践中参考。

考虑结构性邓肯-张模型在天津吹填软土中的应用

土的结构性对土的工程力学性质影响较大。邓肯-张模型是基于重塑土而建立的模型,荷载较大时,偏差较大。文中通过三轴试验,对考虑结构性邓肯-张模型在吹填软土中的应用进行了试验研究。结果表明:考虑结构性邓肯-张模型比原始邓肯-张模型更适合有结构性的吹填软土。该研究成果对吹填场地沉降计算及控制具有一定的理论价值。

天津海积软土Singh-Mitchell蠕变模型及灰色预测

通过三轴不固结不排水蠕变试验,建立了天津海积软土Singh-Mitchen蠕变模型,同时利用实测数据进行了灰色预测。试验结果表明:Singh-Mitchell经验模型适合于天津海积软土蠕变预测,利用实测数据亦可对蠕变进行短期灰色预测,效果较好,工程实践中可作为参考。

考虑结构性与排水条件的吹填软土的流变特性

软土普遍具有结构性与流变特性。以天津滨海新区吹填场地有一定结构性的吹填软土为研究对象,通过三轴流变试验仪,开展了排水条件以及结构性对其流变特性影响的研究。试验结果表明,排水条件对流变有明显影响。不排水时,流变变形大;排水时,虽然总变形量大,但固结变形占较大比例,流变变形比例小,实际工程实践中可通过增加土体的排水条件减少流变的影响。结构性对土体流变的影响主要体现在所受外部荷载与结构屈服应力大小之间的关系。当外荷载小于结构屈服应力时,流变变形小;当外荷载大于结构屈服应力时,伴随着土结构的破坏,流变变形明显增大,但还是小于同条件下无结构性的重塑土。

真空预压部分改进技术处理吹填软土

真空预压技术已广泛应用于软土地基处理中,但都基于被处理的地基土有一定的强度.天津滨海新区目前正在进行大面积吹填造陆工程,其成分主要为细粒土,含水量高,强度极低,传统的真空预压技术难以直接进行工程施工.为了解决这一问题,采用土工布和海绵等与软式透水管结合作为真空预压新型水平排水体,直接在新近吹填场地进行地基处理.模拟及现场验证试验结果表明:真空预压改进技术对处理吹填软土效果明显,且技术可行,值得在工程实践中作为新近吹填软土前期地基处理应用.

吹填软土经验流变模型研究

传统的本构模型多是在重塑土或饱和砂土的基础上建立起来,考虑结构性影响较少。自然界中土体大多具有结构性,这样就使得按传统方法计算的结果与工程实际有一定的差别。基于此,本文以Mesri模型为基础,将结构损伤变量引入模型中,建立了考虑结构性影响的流变模型。通过对天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理的结构性吹填软土进行三轴流变试验,分析比较计算结果表明,本文建立的模型能够较好地反映结构性软土的应力应变随时间的变化关系。

吹填软土结构强度形成及灰预测

通过设计不同排水条件的实验槽,研究了不同的排水条件及时间效应对吹填软土结构强度形成的影响,并对实测结果进行了灰预测。试验结果表明:排水路径畅通时,土体中自由水得到充分排出,结构强度形成较快;在同一排水条件下,随着时间的增长,结构强度相应增长,前期增速快,后期基本趋于稳定。灰预测可以用来对吹填软土结构强度形成进行短期预测,值得工程实践参考。

结构性吹填软土流变等时曲线研究

软土普遍存在结构性,结构性影响土体各种力学行为。对天津滨海新区结构性吹填软土进行三轴流变试验,通过对比分析原状土与重塑土流变等时曲线发现,结构性吹填软土流变等时曲线可分离为线性粘弹性变形、线性粘塑性变形与非线性粘塑性变形。在应力小于结构屈服应力时,流变等时曲线线刚度大;超过结构屈服应力时,伴随着土结构的破损,流变等时曲线线刚度逐渐减小,最终趋于一定值,与重塑土接近。结构性对流变等时曲线的影响主要集中在线弹性阶段,进入塑性阶段后影响较小。

蠕变条件下吹填软土结构强度形成研究

土体的结构性对土的工程力学性质具有决定性的影响。本文以天津滨海吹填软土为土质材料,进行了蠕变作用下土体结构屈服应力形成试验及相应的微观结构分析。试验结果表明:蠕变对土体结构性的影响是一个综合作用的过程,其中排水条件最为关键,在此基础上,围压及偏压都对土体结构屈服应力的增长起作用,并随时间的增长而增长。反之,土体的结构屈服应力变化不大。微观结构分析表明,小偏应力蠕变作用下结构屈服应力的形成实质是其微观结构逐渐稳定的过程。

结构性吹填软土蠕变模型研究

以天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理的吹填软土为试验材料,对原状土及其重塑土基本性质与蠕变特性进行了试验研究。试验结果表明:经过真空预压处理后的吹填软土同时具有结构性和蠕变性,结构性的存在,对土体蠕变具有重要的影响。在修正的剑桥模型的基础上,对其进行改进,使其考虑结构性的影响,并以此作为蠕变屈服函数,建立了考虑结构性影响的吹填软土半经验半理论蠕变模型。计算结果表明,该模型符合结构性吹填软土实际,可在工程实践中应用。

滨海吹填场地软土原位剪切强度的试验研究

滨海吹填场地软土普遍具有较高的灵敏性和较低的强度,室内试验的方法较难获得真实的土体剪切强度。为了评价天津滨海吹填场地软土的原位剪切强度特征,针对典型地层开展了静力触探试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验以及室内不固结不排水剪切试验,分析了多种原位试验与室内试验得到的不排水剪切强度的异同。研究结果表明,该吹填场地软土的不排水强度值为22.6~25.6k Pa;另外,通过对利用以往软粘土原位剪切强度经验公式计算结果的对比分析,证实了软土的原位剪切强度计算公式区域性很强,不能直接套用。最后得出了适合天津滨海场地软土的原位剪切强度公式。

不同固结度对软土强度及变形的影响

土的固结度对土的工程力学性质影响较大。对重塑软土进行了不同固结度的三轴试验。试验结果表明:重塑软土的抗剪强度随着固结度的增加而增加;其抗剪强度指标c变化很小,基本为定值;准随着固结度增加并非单调增加。对试验数据用邓肯-张模型进行拟合分析,拟合效果随着围压和固结度的增大而变差。

吹填软土结构强度形成的灰色关联分析

本文以天津滨海新区吹填软土为研究对象,通过对试验土样施加不同的围压、偏压、排水条件,使吹填土样在不同因素综合作用下形成一定的结构强度,进而对结构强度的增长进行灰色关联分析。结果表明:吹填软土结构强度的增长是多因素综合作用的结果,排水条件是最关键的影响因素,对于初始结构强度较弱的吹填软土围压对其结构强度增长影响要大于偏压的影响,而对于初始结构强度较强的吹填软土偏压对其结构强度增长影响要大于围压的影响。

吹填软土邓肯-张模型与应变硬化指数理论研究

天津滨海新区正在进行大规模吹填造陆工程,由于吹填土成分主要以细粒为主,固结不充分,工后沉降问题成为亟需解决的问题。通过吹填软土重塑样的三轴固结剪切试验,以试验所得的应力应变关系曲线为基础,比较研究了邓肯一张模型和应变硬化指数理论。结果表明:两种模型各有特点,邓肯张模型能够准确预测应力应变曲线的始末段,而应变硬化指数理论参数能够反映吹填重塑土的应变硬化能力。

天津吹填泥浆成壳的监测与分析

为研究天津吹填泥浆成壳过程土体中的孔隙水压力与壳体沉降量的变化以及壳体厚度的形成,设计了六种不同的真空预压新型水平排水体。通过模拟试验发现,壳体的沉降量与壳体的厚度成正比,土体中负的超静孔隙水压力随着深度以及至排水板距离的增加而减小。土体中孔隙水压力、壳体沉降量以及壳体厚度均与排水路径有关。研究成果对于了解吹填泥浆成壳机理具有一定的指导意义。

考虑结构性影响的吹填软土流变历时特性研究

通过三轴流变试验仪,以原状土样与重塑土样为试验材料,对吹填软土流变历时特性进行了研究。研究结果表明:结构性对土体流变特性有明显影响。结构性的存在,使得原状土流变破坏峰值高于重塑土;当应力低于结构屈服应力时,由于结构性的作用,抵抗变形能力强,使原状土流变趋于稳定的时间要小于重塑土;当应力高于结构屈服应力时,随着结构的破坏,其流变历时特性逐渐向重塑土靠拢,最终趋于一致。

初始各向异性对软土强度与变形的影响试验研究

通过压缩试验、无侧限抗压强度试验以及三轴固结不排水试验,对海积软土初始各向异性影响土体强度与变形进行了试验研究。结果表明:在一维压缩试验中,海积软土垂直方向的压缩变形最小,水平方向的变形最大,而45°斜方向的变形介于两者之间;在三轴压缩试验中,海积软土的应力-应变关系都呈现应变硬化,垂直方向的峰值强度最强,45°斜方向最弱,水平方向的强度介于两者之间。在此基础上,对其进行了机理分析,研究成果对工程实践有一定的指导意义。

立交桥桥下空间利用整改措施研究

对天津市立交桥桥下空间利用情况进行调查研究,天津市立交桥桥下空间主要利用形式为道路交通、停车场、公园、商铺、绿化等,指出目前桥下空间利用存在的主要问题。以天津市八里台立交桥桥下空间利用现状为例,提出应采取的综合整改措施,建议把桥下空间的开发作为立交桥规划、设计、施工和养护的主要内容。

等向应力下吹填软土结构强度形成试验研究

土的结构性是决定各类土体物理力学特性最根本的内在因素。通过设计室内试验,模拟真空(预压)处理吹填软土的方法来研究等向应力作用下土体结构屈服应力形成。试验结果表明:等向应力条件下,土体结构的形成是几个因素综合作用的结果,其中排水条件最为关键。压力对土体结构屈服应力的影响通过排水条件起间接作用,且随时间的增加而增大。