振杆密实法加固粗粒混合土模型试验

中国中西部地区粗粒混合土分布广泛,但其松散性和不均匀性导致这些散体材料难以作为构筑物的地基。以提高粗粒混合土地基的承载力和消除不均匀性为主要目标,提出使用振杆法处理粗粒混合土地基,以室内模型试验为主要研究手段,分别进行了振动加固试验、轻型动力触探试验和密度测量试验,并在试验过程中实时监测振动和沉降指标,探究了振杆密实法对粗粒土的加固效果,分析了k值(d90/振杆直径)和振动频率对加固效果的影响。结果表明:振动处理后,式样的轻型动力触探击数平均可达13击,较处理前提高了11击,试样底部的平均压实度可达81%,相应的承载力提高200 kPa以上,经振杆密实法处理后变为低压缩性地基土;当k值在1/2.0时,加固效果优于k值为1/10.0的情况,前者的地基承载力和沉降率比后者分别高出50 kPa和7%左右;粗粒混合土在14 Hz振动频率下的地表振动速度较大,可达36 mm/s,对采集到的振动数据进行了希尔伯特-黄变换(HHT),其HHT能谱图显示振动频率在14 Hz附近时,地震响应较大;以正三角型布置加固点位,群点作用可以有效地消除地基土的不均匀性,地基土的不均匀系数K从试验前的26.40减小到1.39。振杆密实法可为粗粒混合土地基处理提供新思路,也可为现场施工提供关键参数依据。

气动振杆密实法加固湿陷性黄土的模型试验研究

气动振杆密实法是湿陷性黄土地基处理的一项全新技术。采用自行研制的气动振杆密实模型试验装置,进行了单一激振力、气体射流协同激振力两种条件下的模型试验,评价了土体加固效果,研究了振杆贯入过程中土体水平向土压力、土颗粒垂直振动速度和土体中气体压力值的变化规律。试验发现,处理后各深度土层的密度均有明显提高,湿陷系数降低;增设气体射流后,100 mm深度以下土层密度进一步提高,水平向土压力最大提高20.4%,同时放大了振杆密实法引起的土体振动响应。研究揭示了气体射流在土体加固过程中的作用机理,探讨了气动振杆密实法加固湿陷性黄土机理,为推广气动振杆密实法处理湿陷性黄土地基技术的应用提供了理论依据。

智能化振杆密实法加固海陆交互相液化地基试验研究

长江三角洲地区广泛分布着海陆交互相液化地基,具有粉土、粉砂、淤泥质粉质黏土互层的工程地质特点。随着我国高速公路建设快速发展,对此类海陆交互相液化地基的处理已迫在眉睫。本文依托洋通高速公路工程项目,采用具有自主知识产权的智能化振杆密实法施工技术对海陆交互相液化地基进行了加固处理,通过室内试验、原位测试和填筑期沉降监测等方法,综合评价了该技术处理海陆相交互相液化地基的加固效果,并与碎石桩法的处理效果进行对比。研究结果表明:智能化振杆密实法处理后,试验场地土体密度、内摩擦角、压缩模量等均得到明显提高,含水量和孔隙比明显降低;处理范围内土层的锥尖阻力、侧摩阻力和标准贯入试验锤击数较处理前提高了80%以上,测试波速则提升了15%,预测工后沉降为10.36 mm,满足了高速公路建设要求。振杆密实法工程费用相比碎石桩法可节约38.0%,且施工过程自动化、可视化程度高,具有显著的经济效益与应用前景。

引江济淮白山船闸水泥土强度试验

智能化双向搅拌桩技术在引江济淮白山船闸工程中得到了推广应用,为研究白山船闸水泥土的强度变化规律以及新技术应用效果,通过制备不同形状、水泥掺量和龄期的水泥土试样,进行无侧限抗压强度试验和三轴不固结不排水试验,获得水泥土的应力应变关系、抗压强度及抗剪强度参数。室内试验结果表明:水泥土应力-应变关系为应变软化型,无侧限抗压强度随水泥掺量、龄期的增长而增大,与龄期对数近似呈线性关系;90 d龄期的圆柱体试样强度比立方体试样高约13%;变形模量与无侧限抗压强度的比值在55.6~96.2之间,受龄期影响较大;黏聚力与无侧限抗压强度呈近似线性增长关系,内摩擦角范围为22°~33°。现场芯样强度达到室内水泥土强度的70%以上,智能化双向搅拌技术能够在一定程度上改善搅拌桩成桩质量,采用强度比值的拟合关系式有利于弥补室内与现场水泥土的强度差异。扫描电镜(SEM)结果从微观角度揭示了水泥土的强度增长机理。研究成果可为类似工程研究提供依据。

智能化双向搅拌粉喷桩技术在公路软土地基处理中的应用与研究

基于双向搅拌粉喷桩技术和物联网技术,研发了智能化双向搅拌粉喷桩技术,进行了成桩质量控制现场试验,并与常规单向搅拌粉喷桩、双向搅拌粉喷桩技术进行了对比分析。结果表明,智能化双向搅拌粉喷桩的桩身整体上具有更高的强度,且无论在深层还是浅层,均能保持良好的完整性和加固效果;智能化施工技术有效保证了水泥粉与土体的充分搅拌,使得桩身质量的离散性相对较低;单向搅拌粉喷桩的桩身强度变异系数相对较大,双向搅拌粉喷桩桩身强度的变异系数处于上述两者之间。

振杆密实法处理湿陷性黄土地基试验研究

湿陷性黄土地基加固处理是中国西部开发建设工程中面临的问题之一,且面广量大。振杆密实法技术处理湿陷性黄土地基,采用自主研发的振杆密实设备,以甘肃中兰铁路客专项目工程场地为依托,提出了气动振杆密实法处理湿陷性黄土地基的施工工艺,并对处理效果进行了测试评价。原位测试和室内试验结果表明:处理后黄土为非湿陷性,平均湿陷系数为0.003;处理范围内土层锥尖阻力、侧壁阻力和标贯击数较处理前显著提高,面波波速提高15%左右,且土层各项物理力学性能指标均有明显改善。结果表明振杆密实法是湿陷性黄土地基处理的一项全新技术,具有节能环保、经济高效等优点,在黄土地区有推广应用前景。

刚柔性桩复合地基加固双层软弱地基现场试验研究

为研究路堤荷载下刚柔性桩对深厚双层软弱地基的加固效果及其桩土荷载传递规律,结合连云港港某铁路软基处理工程,采用带帽预制方桩和带扩大头的双向搅拌粉喷桩联合加固,对路堤填筑过程及预压期内地表沉降、桩土差异沉降、深层水平位移、超静孔隙水压力、桩土应力比以及桩土荷载分担的变化规律进行了分析。结果表明:载荷试验中复合地基桩土应力比随外荷载增加而增加;地基变形发生在填土期,预压期内沉降变形继续并逐渐趋于稳定;填土荷载向刚性桩及搅拌桩桩顶集中,刚性桩桩顶应力增长较快;面积置换率为22.2%的预制方桩(含桩帽)承担了56.2%的荷载,但其承载力只发挥了不到18%;面积置换率和土质条件是桩土荷载分担比的主要影响因素。

基于CPTU土分类的振杆密实法适用范围与评估方法研究

传统基于Fellenius-Eslami研究的适合振动密实的土类评估方法仅认为砂和砂砾土是可密实的,然而在国内过去十余年的工程实践表明该评估方法过于保守。该文通过介绍十字形振杆密实法处理可液化粉土地基、复杂的滨海相可液化地基等施工案例,论证了振动密实技术处理粉土地基的良好效果。在此基础上,提出了基于孔压静力触探测试(CPTU)的中国国标土分类的振动密实土类评估方法,认为归一化CPTU数据处于"中砂"、"细砂"、"粉砂"和"粉土"区域内的地基土是可以采用振杆密实法进行加固处理的。该判别方法适合当前国内振杆密实法的应用实践,同时又进一步扩大了振杆密实法在地基加固处理方面的优势。

深层振动密实对湿陷性黄土层水平应力变化的影响

深层垂直振动不仅会增加土体刚度,还会增加其水平有效应力。结合深层振动密实技术在我国西北地区处理湿陷性黄土地基的首次实践,探讨了深层振动密实对湿陷性黄土地基土层水平应力变化的影响,同时揭示了湿陷性黄土振动密实的机制。现场试验结果表明,处理深度范围内(–8 m)土层的锥尖阻力和侧壁阻力平均提高了2倍以上,摩阻比增加了20%~50%。–3 m以上范围内土层的侧壁阻力比值较大,且对应较高的水平应力变化值(K_(01)/K_(00)),土层水平应力增加显著。深度–3~–7 m范围内土层的侧壁阻力比保持在4左右,对应K_(01)/K_(00)值在3~4之间。–7 m以下土层的K_(01)/K_(00)值逐渐减小并趋于1。水平应力变化受土层侧壁阻力比的影响较大,受有效内摩擦角的影响小。分析认为,水平应力的增加,导致土层产生"预固结"效应,在微观上表现为黄土由疏松多孔的粒状结构趋向于镶嵌结构,以架空孔隙为主导的大孔隙或消失或演变为镶嵌孔隙等小孔隙,土体逐渐变得密实。

搅拌桩加固河堤的变形破坏离心模型试验

为验证南水北调工程安徽段-白山枢纽工程搅拌桩加固河堤的安全性,采用离心模型试验方法研究了高重力场下河道水位、河堤表面沉降、不同位置桩土的受力与变形性状及河堤的变形破坏模式。结果表明,土体中自由水通过破坏后的桩体排出导致河道水位上升。一级坡顶沉降最大,最危险滑动面剪入口位于一级坡中部,除最危险滑动面以外的地基中仍然有潜在的滑体和滑动面存在。离心加速度升至80 g时,河堤发生深层滑动失稳破坏。失稳破坏过程中,一级坡顶下桩体表现出受压受剪破坏,一级坡面及二级坡顶下桩体表现为压弯和拉弯破坏,二级坡面至河床下的桩体表现为剪切破坏。地基滑动面并未完全穿过桩体破坏位置。