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含橡胶纤维钙质砂的渗透和固结特性试验研究

岩土力学 2022年第8期43卷 2115-2122页

作者：张小燕张益张晋勋魏凯园王宁中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 北京城建集团有限责任公司北京100088

珊瑚岛礁常年处于复杂的海洋动力环境中,岛上堤坝围堰、基坑等构筑物的地基渗透变形甚至破坏会导致地基承载力失效的可能性变高。为探究橡胶纤维固化钙质砂的渗透特性和固结特性,采用常水头渗透试验和固结试验研究不同纤维含量下钙质砂... 详细信息

珊瑚岛礁常年处于复杂的海洋动力环境中,岛上堤坝围堰、基坑等构筑物的地基渗透变形甚至破坏会导致地基承载力失效的可能性变高。为探究橡胶纤维固化钙质砂的渗透特性和固结特性,采用常水头渗透试验和固结试验研究不同纤维含量下钙质砂的渗透规律和固结变形规律,并设置含纤维玻璃珠对照组。钙质砂具有颗粒形状极不规则、多棱角、内孔隙多等特点,为进一步研究颗粒形状的影响,采用高速动态图像粒度分析仪对钙质砂和玻璃珠的颗粒形状和粒径进行分析。试验结果表明,纤维含量对钙质砂试样渗透特性几乎无影响,但是含纤维玻璃珠试样中,随着纤维含量的增加,渗透系数先增加后减小。由于形状不规则橡胶纤维的加入,一定程度上填补了钙质砂之间的孔隙;钙质砂试样存在800 kPa的压力阈值,当压力超过800 kPa后,其压缩模量增幅变缓;不同纤维含量试样的e-lg p曲线可以用Harris模型表示,钙质砂组的材料系数c=5,玻璃珠组材料系数c=3,此外,材料参数a、b与纤维含量有较好的线性关系。提出了合理的预测模型指导地基加固,具有十分重要的理论价值与工程实际意义。

关键词：钙质砂渗透系数固结特性橡胶纤维

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高铁刚性桩-筏地基的固结特性及影响因素

吉林大学学报（工学版） 2022年第7期52卷 1588-1597页

作者：商拥辉徐林荣陈钊锋中南大学土木工程学院长沙410075 黄淮学院建筑工程学院河南驻马店463000 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075

选取高铁常见PHC刚性桩-筏复合地基典型单元体,考虑刚性桩不排水客观特性,分别建立加固区与下卧层土体固结方程,并结合实例深层次揭示地基设计参数对固结特性的影响。研究结果表明:刚性桩-筏复合地基固结具有时变效应,填筑期主要受加固... 详细信息

选取高铁常见PHC刚性桩-筏复合地基典型单元体,考虑刚性桩不排水客观特性,分别建立加固区与下卧层土体固结方程,并结合实例深层次揭示地基设计参数对固结特性的影响。研究结果表明:刚性桩-筏复合地基固结具有时变效应,填筑期主要受加固区固结速率影响,静置期主要受下卧层固结速率影响;置换率、相对加固深度和桩-土压缩模量比等设计参数对复合地基固结速率均有影响,临界范围分别为0.03~0.06、0.5~0.8和100~150;本文算法合理性得到验证,研究成果可为软土区高铁刚性桩-筏复合地基设计提供理论依据。

关键词：高速铁路桩-筏复合地基固结特性影响因素

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基于细观模拟的土石混合体固结特性研究

工程力学 2023年

作者：龚文平赵晓宇李馨馨赵超中国地质大学(武汉)工程学院

土石混合体具有特殊的结构特性，当前数值模拟研究主要聚焦于强度和变形特征，较少从细观尺度探究其固结特性。本文首先引入无厚度单元法模拟土-石接触面并验证了其有效性，在此基础上构建了土石混合体结构随机分布模型，从细观尺度上... 详细信息

土石混合体具有特殊的结构特性，当前数值模拟研究主要聚焦于强度和变形特征，较少从细观尺度探究其固结特性。本文首先引入无厚度单元法模拟土-石接触面并验证了其有效性，在此基础上构建了土石混合体结构随机分布模型，从细观尺度上探究了内部结构特征（土-石接触面参数、块石形状、含量及级配）对土石混合体固结特性的影响规律。结果表明：当块石含量不变时，含圆形块石的土石混合体固结沉降最小，其次为椭圆形，含多边形块石的土石混合体固结沉降最大；随着含石量的增加，土石混合体沉降和孔隙比均减小；当含石量一定时，含大尺寸块石较多的土石混合体发生的固结程度较高。

关键词：土石混合体固结特性土-石接触面细观结构模拟有限单元法

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生活垃圾腐殖土的固结特性试验

科学技术与工程 2023年第10期23卷 4301-4308页

作者：金佳旭高腾飞张平朱磊刘磊陈亿军辽宁工程技术大学土木工程学院阜新123000 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 污染泥土科学与工程湖北省重点实验室武汉430071 深圳市天健坪山建设工程有限公司深圳518118 中国科学院武汉岩土力学研究所-香港理工大学固体废弃物科学联合实验室武汉430071 武汉中科固废资源产业技术研究院有限公司武汉430070

垃圾腐殖土回填可行性对于垃圾填埋场矿化后的资源化具有重要意义。以典型垃圾腐殖土为试验材料,开展了不同压实度下腐殖土的固结特性以及回弹特性试验。试验结果表明:腐殖土压缩系数在0.07~1.45 MPa^(-1),压缩模量在1.85~32.32 MPa,压... 详细信息

垃圾腐殖土回填可行性对于垃圾填埋场矿化后的资源化具有重要意义。以典型垃圾腐殖土为试验材料,开展了不同压实度下腐殖土的固结特性以及回弹特性试验。试验结果表明:腐殖土压缩系数在0.07~1.45 MPa^(-1),压缩模量在1.85~32.32 MPa,压缩指数在0.39~0.50,当腐殖土的压实度达到90%以上时,属于中高压缩性土;回弹模量在50~60 MPa,回弹指数在0.021~0.027,卸载-再加载应力变化过程对腐殖土的压缩性影响较小,并且回弹后的固结过程和固结规律基本不变;腐殖土的固结速率与常规土体的固结速率具有相似性。以上研究结果对腐殖土原位回填提供了关键理论和数据支撑。

关键词：腐殖土压实度固结特性回弹特性固结速率

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渤海湾海洋疏浚泥的药剂絮凝与固结特性

水运工程 2022年第3期 1-6页

作者：李运红戚庆学王彦军武亚军陈国公许嘉乐中国冶金地质总局青岛地质勘查院山东青岛266109 上海大学土木工程系上海200444

海洋疏浚泥一般具有颗粒细、含水率高、渗透性差等特点,药剂真空预压法能够大幅提高海洋疏浚的加固效果,但是,目前关于渤海湾海洋疏浚泥的药剂絮凝与固结特性不甚清楚。为此,基于东营吹填土的矿物成分与物理性质,对经过CaO与APAM两种絮... 详细信息

海洋疏浚泥一般具有颗粒细、含水率高、渗透性差等特点,药剂真空预压法能够大幅提高海洋疏浚的加固效果,但是,目前关于渤海湾海洋疏浚泥的药剂絮凝与固结特性不甚清楚。为此,基于东营吹填土的矿物成分与物理性质,对经过CaO与APAM两种絮凝药剂预处理后海洋吹填土的絮凝特性与固结特性进行研究。研究结果表明:该地区疏浚泥为淤泥质粉质黏土,矿物成分以石英、碳酸钙为主,且含有一定量的白云母、绿泥石等黏土矿物;加入有机絮凝剂APAM后絮凝速率非常快,添加量在100~300 g/m^(3)范围内,只需约5 min即可完成固液分离,并能排出大量的上清液,最终上清液的体积比不加絮凝剂的将增加1/4~1/3;无机絮凝剂CaO的加入同样能加快固液分离,但是上清液的体积比不添加絮凝剂的少,这一点与有机絮凝剂完全不同;加入絮凝剂后疏浚泥的固结系数均会有不同程度的增加:有机絮凝剂添加量越多固结系数越大;无机絮凝剂则不同,随着添加量的增加,固结系数呈先增加后减小的变化规律。为了取得最佳的固结效果,应该采用最优添加量。研究成果对于渤海湾海洋疏浚泥的药剂真空预压处理工程实践具有理论指导意义。

关键词：海洋疏浚泥有机絮凝剂无机絮凝剂絮凝特性固结特性

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板结泥沙固结特性及射流冲刷规律研究

板结泥沙固结特性及射流冲刷规律研究

作者：潘振东华北水利水电大学

学位级别：硕士

近年来,泥沙淤积问题已成为许多中小型水库重点关注的问题之一,直接关系到水库大坝的使用寿命和综合效益。现有的各水库泥沙淤积调查表明,大多数水库的淤积物主要分布于坝前壅水区,此区域淤积物较多且以悬移质泥沙为主,土体颗粒较细,在... 详细信息

近年来,泥沙淤积问题已成为许多中小型水库重点关注的问题之一,直接关系到水库大坝的使用寿命和综合效益。现有的各水库泥沙淤积调查表明,大多数水库的淤积物主要分布于坝前壅水区,此区域淤积物较多且以悬移质泥沙为主,土体颗粒较细,在受到较大水压力的长时间持续作用下,淤积物逐渐固结密实,最终形成“板结泥沙”,这种泥沙具有较强的抗冲性能,很难进行射流清淤操作,是现阶段水库清淤工程的关键难点之一。本研究采用固结力学指标测试、射流冲刷试验和理论分析等手段,剖析了板结泥沙的干密度、含水率和抗剪强度等物化指标与淤积固结条件的关系,研究了板结泥沙在不同射流水动力条件下的土体破坏形式、泥沙起动情况和冲刷坑发展规律,揭示了不同射流水动力条件、射流方式等参数对板结泥沙射流冲刷效率的影响机制。主要研究成果如下:(1)经过分级真空预压加固法制备的板结泥沙样,其抗剪强度和干密度值与第二级负压固结时间成正比,最大抗剪强度可达48 k Pa左右,最大干密度可达到1.42 g/cm。对制备所得板结泥沙样进行物理力学性质测试,水平方向上,土样抗剪强度和干密度值沿中心向边壁方向沿程递增,含水率沿程递减;垂直方向上,土样抗剪强度和干密度值随深度增大而增大,含水率先增大后减小。(2)板结泥沙受射流破坏过程分为起动前、快速下切、缓慢扩展和稳定四个阶段。无黏性泥沙与板结泥沙受射流破坏现象存在显著差异,在土体破坏机制方面,无黏性泥沙以单个颗粒的形式运动,而板结泥沙是以多颗粒成片或成团的形式运动的;在冲坑形态方面,无黏性泥沙冲坑连续光滑,而板结泥沙冲坑周围坑形不规则,且有明显的锯齿、收口和泥面突起。(3)研究了不同土样强度和射流水动力条件对板结泥沙射流破土效率的影响。二维射流试验结果表明:冲刷坑最大深度与土样抗剪强度和射流靶距成反比,与射流速度和喷嘴尺寸成正比;冲刷坑宽度与射流速度、喷嘴尺寸和射流靶距成正比。三维射流破土试验结果表明:冲坑最大深度和起动泥沙量均与土样强度和射流靶距成反比,与射流速度和喷嘴尺寸成正比;表面破土范围与射流速度和喷嘴尺寸成正比。对比相同工况二维试验,三维冲坑在尺寸上较二维冲坑略小,同时,三维试验与二维试验的射流冲刷效率均与射流强度成正比,与土体强度成反比。

关键词：水库清淤工程板结泥沙固结特性射流冲刷

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非饱和土层一维固结特性分析

岩土力学 2010年第6期31卷 1891-1896,1901页

作者：秦爱芳羌锐谈永卫孙德安上海大学土木工程系上海200072 同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

在Fredlund非饱和土的一维固结理论的基础上进行假设,由得出的液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,采用Laplace变换、逆变换等数学方法得到了大面积均布瞬时加载下表面为透水透气面、底面为不透水和不透气面的非饱和土层一维固... 详细信息

在Fredlund非饱和土的一维固结理论的基础上进行假设,由得出的液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,采用Laplace变换、逆变换等数学方法得到了大面积均布瞬时加载下表面为透水透气面、底面为不透水和不透气面的非饱和土层一维固结时间域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力及土层沉降的解析解;应用典型算例,分析了不同气、水渗透系数比情况下土体超孔隙水压力、超孔隙气压力消散及土层沉降随时间的变化规律以及不同时间超孔隙水压力、超孔隙气压力消散随深度的变化规律。将得出的结果退化成相应的饱和土的解与太沙基饱和土固结理论结果比较,验证了其正确性。

关键词：非饱和土一维固结解析解固结特性沉降超孔隙气压力超孔隙水压力

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有明黏土各向异性固结特性的试验研究

岩土力学 2019年第6期40卷 2231-2238页

作者：加瑞雷华阳天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

由于大多数黏土矿物是片状的,在沉积和随后的固结过程中黏土颗粒和组构单元趋向水平定向排列,使天然沉积黏土呈现各向异性的固结特性。通过垂直切和水平切试样的恒应变速率固结试验研究了日本有明黏土的各向异性固结特性。试验结果表明... 详细信息

由于大多数黏土矿物是片状的,在沉积和随后的固结过程中黏土颗粒和组构单元趋向水平定向排列,使天然沉积黏土呈现各向异性的固结特性。通过垂直切和水平切试样的恒应变速率固结试验研究了日本有明黏土的各向异性固结特性。试验结果表明,水平切试样的先期固结压力pch与垂直切试样的先期固结压力pcv的比值在0.5~1.0之间,主要是因为天然沉积黏土各向异性的屈服轨迹以及垂直切和水平切试样所经历的应力路径不同;在正常固结阶段,水平切试样的固结系数ch与垂直切试样的固结系数cv之比约为1.43,水平切试样的渗透系数kh与垂直切试样的渗透系数kv之比约为1.40,水平切试样的体积压缩系数mh与垂直切试样的体积压缩系数mv基本相等。因此,有明黏土固结系数的各向异性主要是因为渗透系数的各向异性,而渗透系数的各向异性本质上是因为其微观结构的各向异性。

关键词：各向异性固结特性黏土恒应变速率

变荷载下层状非饱和土地基全耦合固结特性研究

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岩土力学 2021年第1期42卷 135-142页

作者：叶梓艾智勇同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

非饱和土是地球表层土体一种常见的存在形式。与经典的饱和土Biot固结理论相比,非饱和土固结理论还亟待发展。基于Fredlund非饱和土双应力变量固结理论,放弃传统理论固结过程中骨架总应力不变的假设,推导出变荷载作用下非饱和土全耦合... 详细信息

非饱和土是地球表层土体一种常见的存在形式。与经典的饱和土Biot固结理论相比,非饱和土固结理论还亟待发展。基于Fredlund非饱和土双应力变量固结理论,放弃传统理论固结过程中骨架总应力不变的假设,推导出变荷载作用下非饱和土全耦合轴对称固结理论的控制方程组。通过Laplace-Hankel变换处理变量t和r,所得的控制方程被处理为常微分方程组;扩展的精细积分法将被进一步运用求解方程组以得到层状非饱和土地基在变换域内的固结解答,而最终的解答将通过Laplace-Hankel逆变换技术求得。将非饱和土地基退化为饱和土地基,与现有文献结果进行对比,验证所提方法结果的可靠性;最后,提供3个数值算例,以讨论加载时间T0、孔隙水关于净应力的体积变化系数m1w以及土体分层性对非饱和土固结特性的影响。

关键词：层状非饱和模型全耦合变荷载固结特性精细积分法