水泥土攪拌法加固斜坡軟弱土地基的土工離心模型試驗研究

以黃驊港防波堤工程為依托,對有、無土工織物加筋墊層及不同織物加筋條件下堤壩和軟土地基的變形與穩(wěn)定進(jìn)行了離心模型試驗對比研究。得到了地基土體的豎向與水平位移分布規(guī)律以及孔隙水壓力的消散特性。研究表明:土工織物加筋墊層的加筋機(jī)理源于其對土體的側(cè)限效果,鋪設(shè)土工織物后能有效地減小地基的沉降,并能夠限制淺層土體的側(cè)向變形;為使土工織物的加筋效果能夠得以充分發(fā)揮,要求織物的強(qiáng)度及模量要與墊層的界面強(qiáng)度相匹配。

在軟土地基上修筑路堤需要兼顧承載力和變形兩方面的要求。針對山區(qū)溝谷軟基的特點,采用了夯實水泥土樁與土工格柵聯(lián)合加固的方法,是一種創(chuàng)新,選擇合適的試驗手段來研究該種型式的復(fù)合地基對于工程設(shè)計和施工具有重要意義。通過離心模型試驗,模擬夯實水泥土樁聯(lián)合土工格柵復(fù)合地基上路堤的填筑進(jìn)程,水泥土樁采用石膏柱模擬,土工格柵采用預(yù)拉伸加筋格網(wǎng)模擬,試驗得出了該種復(fù)合地基的工程特性。夯實水泥土樁具有較好的加固基礎(chǔ)作用,格柵的主要作用是均衡上部荷載和減小差異沉降,采用夯實水泥土樁聯(lián)合土工格柵的復(fù)合地基形式可以滿足溝谷軟基的沉降控制要求,其最終結(jié)論可以為設(shè)計和施工提供參考。

為了考察軟土地基路堤的加筋墊層效應(yīng),進(jìn)行4組不同墊層結(jié)構(gòu)處理軟土地基的離心模型試驗,測試軟土地基的沉降變形、墊層拉力和路堤基底壓力等數(shù)據(jù)。測試數(shù)據(jù)表明:設(shè)置加筋墊層能有效減小并勻化軟土地基在上部路堤荷載作用下的沉降變形,約束地基水平變形,且剛性墊層的效果好于柔性墊層;柔性墊層具有一定的勻化路堤基底壓力的能力,基底壓力的分布與墊層結(jié)構(gòu)形式及路堤荷載的大小相關(guān);隨路堤荷載的增加,剛性墊層的水平拉力呈m形分布,柔性墊層筋帶拉力由m形分布逐漸過渡為\"鍋底\"狀分布,若忽略地基的摩擦力,剛、柔性墊層中路肩下拉力可分別用靜止土壓力公式和朗肯主動土壓力公式估算。

軟土地基超深基坑開挖的離心模型試驗研究——土工離心模型試驗在巖土工程領(lǐng)域的研究方面發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合上海軌道交通某線路越江隧道修復(fù)工程，開展了38m超深基坑開挖的離心模型試驗。試驗所采用的幾何相似比例為1：120，根據(jù)抗彎剛度和抗壓剛度相似原則...

海上風(fēng)機(jī)筒型基礎(chǔ)黏土地基離心模型試驗研究——在海洋工程基礎(chǔ)設(shè)計中，筒型基礎(chǔ)得到越來越廣泛的應(yīng)用。多為飽和淤泥質(zhì)土的海洋工程地基受力環(huán)境復(fù)雜，利用離心機(jī)用較小模型可再現(xiàn)原型應(yīng)力的特點，采用清華大學(xué)50g·t離心機(jī)對飽和淤泥質(zhì)土地基上筒型基礎(chǔ)模型進(jìn)...

以邊坡高度12m,坡度為1∶0.75,共鋪設(shè)土工格室20層,層厚為0.6m的某二級公路為原型路堤,設(shè)計和制作了9組土工格室加筋和1組未加土工格室邊坡相似模型,對土工格室加筋邊坡變形和破壞力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了離心模型試驗研究。在試驗加載過程中,采用位移傳感器測量坡頂?shù)淖冃?通過攝影照相記錄邊坡破壞全過程。試驗發(fā)現(xiàn),土工格室加筋邊坡破壞過程可劃分為變形、開裂、局部剪切塑性變形和破壞四個階段。土工格室加筋邊坡的破壞模式表現(xiàn)為加筋區(qū)的整體破壞,并與未加筋區(qū)有明顯的分界線。加大格室高度與層厚比和提高格室長度與坡高之比有利于增加邊坡的穩(wěn)定性,但存在一個臨界值。填料強(qiáng)度對土工格室加筋邊坡的影響十分突出,邊坡坡度對其穩(wěn)定性的影響則不大。

通過離心模型試驗揭示了土工格室柔性橋臺的變形特性,即未加筋橋臺產(chǎn)生的位移明顯大于土工格室柔性橋臺產(chǎn)生的位移;同時,未加筋橋臺產(chǎn)生整體滑移,而土工格室柔性橋臺因微裂縫的阻斷和錯位,臺背未見破壞。還分析了土工格室的加筋機(jī)理,即土工格室在土體中產(chǎn)生的\"緊箍\"和\"網(wǎng)兜\"作用,有效減少了橋臺的側(cè)向位移,抑制了豎向裂縫的產(chǎn)生并阻斷其擴(kuò)大和貫通,大幅提高了土工格室柔性橋臺的穩(wěn)定性。

離心模型試驗是模擬重力作用下土工問題的最有效方法之一。運用離心模型試驗?zāi)M了福廈線深厚軟土地基天然狀態(tài)、袋裝砂井、粉噴樁、粉噴樁結(jié)合袋裝砂井兒種工況的沉降特性,結(jié)果表明:福廈線深厚軟土地基工程性質(zhì)非常差,不能直接在其上進(jìn)行路堤填筑;袋裝砂井能加快地基固結(jié),但控制沉降作用效果有限;粉噴樁加固能大幅減小軟基沉降和提高地基強(qiáng)度,但下臥層工后沉降較大,樁體有明顯的下刺現(xiàn)象,工后沉降也較大;粉噴樁結(jié)合砂井加固,能顯著提高加固區(qū)強(qiáng)度和減小工后沉降,是福廈線深厚軟土地基處理的有效、合理方法。

以西南地區(qū)某機(jī)場為工程背景,利用離心模型試驗系統(tǒng)研究了高填方地基的變形特性.結(jié)果表明,對于試驗所用土體,高填方地基的沉降特征為\"沉降大,壓實快\

以西南地區(qū)某機(jī)場為工程背景,用離心模型試驗研究高填方地基的沉降變形特征。試驗結(jié)果表明,高填方地基填筑體的沉降變形特征為\"沉降小,壓實快\

土工離心模型試驗因能再現(xiàn)自重應(yīng)力場以及與自重有關(guān)的變形過程,直觀揭示變形破壞機(jī)理,并能為其他分析方法提供真實可靠的參數(shù)依據(jù),而得到越來越廣泛的應(yīng)用。利用成都理工大學(xué)建成的tlj-500型土工離心機(jī)開展了土工離心模型教學(xué)實驗,在縮尺小模型中再現(xiàn)大規(guī)模地質(zhì)原型的變形過程,能有效引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生宏觀把握巖土體變形的分期配套特性的能力,是一種有效的專業(yè)教學(xué)手段。

水平黏性土地基動力離心模型試驗——從黏性土地基模型的制備、固結(jié)到50g離心機(jī)加速度條件下對振動臺激勵的反應(yīng)等方面，介紹水平黏性土地基地震動力響應(yīng)的離心模型試驗方法和步驟。試驗結(jié)果表明，在地震動作用下，所研究的黏性土地基土層從下到上最大地震峰值加...

針對新疆伊犁地區(qū)某引水渠基工程,采用黃土濕陷變形計算的雙線法,開展了黃土地基增濕自重濕陷變形特性的離心模擬研究。試驗研究表明,黃土地基的增濕自重濕陷變形是地基飽和度及厚度的二元函數(shù),增濕濕陷變形隨著地基厚度和飽和度的增加呈增大趨勢,在增濕濕陷變形-地基厚度-飽和度三維空間中形成一個雙曲拋物面,稱之為地基增濕自重濕陷變形面。通過將離心模型試驗結(jié)果與現(xiàn)場浸水試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗證了地基增濕自重濕陷變形面的合理性,同時也證明了基于雙線法采用離心模型試驗研究黃土地基濕陷變形特性的可行性。

軟土地基上海堤的沉降及穩(wěn)定性是圍墾海堤工程的關(guān)鍵問題。針對海堤工程開展離心機(jī)模型試驗,分別通過變加速度法及恒加速度法模擬海堤填筑過程和竣工后穩(wěn)定運行過程,得到了海堤施工期及工后沉降變化規(guī)律,并通過piv技術(shù)觀察海堤的破壞模式;在此基礎(chǔ)上,采用geostudio軟件分別基于總應(yīng)力及有效應(yīng)力分析法,分析了海堤施工期及竣工后穩(wěn)定運行期海堤的整體穩(wěn)定性隨時間變化規(guī)律。物理和數(shù)值模擬結(jié)果表明,離心模型試驗?zāi)芤欢ǔ潭壬夏M海堤的變形及失穩(wěn)情況,且與數(shù)值分析結(jié)果吻合較好。海堤施工期瞬時失穩(wěn)的滑裂面貫穿軟土地基,并使海堤滑體發(fā)生了超過1m的瞬時沉降。海堤填筑完成后地基超靜孔隙水壓力逐漸消散、海堤穩(wěn)定性安全系數(shù)隨時間不斷提高。海堤豎向和水平位移最大值分別位于堤軸線處及坡腳處。

軟土地基上海堤的沉降及穩(wěn)定性是圍墾海堤工程的關(guān)鍵問題.針對海堤工程開展離心機(jī)模型試驗,分別通過交加速度法及恒加速度法模擬海堤填筑過程和竣工后穩(wěn)定運行過程,得到了海堤施工期及工后沉降變化規(guī)律,并通過piv技術(shù)觀察海堤的破壞模式;在此基礎(chǔ)上,采用geostudio軟件分別基于總應(yīng)力及有效應(yīng)力分析法,分析了海堤施工期及竣工后穩(wěn)定運行期海堤的整體穩(wěn)定性隨時間變化規(guī)律.物理和數(shù)值模擬結(jié)果表明,離心模型試驗?zāi)芤欢ǔ潭壬夏M海堤的變形及失穩(wěn)情況,且與數(shù)值分析結(jié)果吻合較好.海堤施工期瞬時失穩(wěn)的滑裂面貫穿軟土地基,并使海堤滑體發(fā)生了超過lm的瞬時沉降.海堤填筑完成后地基超靜孔隙水壓力逐漸消散、海堤穩(wěn)定性安全系數(shù)隨時間不斷提高.海堤豎向和水平位移最大值分別位于堤軸線處及坡腳處.

在總結(jié)回顧大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,介紹了土工離心模型試驗的原理、方法,較詳細(xì)地闡述了該技術(shù)在工程中的應(yīng)用,最后指出了土工離心模型試驗技術(shù)存在的問題,并闡明其發(fā)展方向。

小尺寸物理模型試驗是巖土力學(xué)與巖土工程研究的重要手段。常規(guī)小比尺模型由于其自重產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)低于原型,以及原型材料明顯的非線性,因而不能再現(xiàn)原型的特性。解決這一問題的唯一途徑是提高模型的自重,使之與原型等效。提高模型的自重應(yīng)力水平、增大材料自重的最簡便的方法就是用離心機(jī)。本文在總結(jié)回顧大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,根據(jù)離心模型試驗技術(shù)的研究深度和應(yīng)用范圍,將我國土工離心模型試驗技術(shù)的發(fā)展歷史分為3個階段,并分別闡述了各階段土工離心模型試驗技術(shù)在我國的應(yīng)用類型及研究狀況,介紹了試驗設(shè)備、試驗技術(shù)、數(shù)據(jù)采集等幾個方面的發(fā)展歷程。最后,總結(jié)指出了目前離心模型試驗技術(shù)研究存在的問題,并對今后的研究和工作做了展望。

飽和砂土地層中隧道結(jié)構(gòu)可能會因地震地基液化而發(fā)生破壞。通過對可液化地層中地鐵隧道結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行動力離心模型試驗,研究了飽和松砂地基在地震作用下的反應(yīng)特性、可液化地層中地鐵隧道結(jié)構(gòu)的上浮及變形特性和設(shè)置截斷墻對限制隧道結(jié)構(gòu)上浮的效果等問題。研究結(jié)果表明,地基液化引起的隧道襯砌上的附加變形內(nèi)力以及隧道上浮量主要受地基液化時土水壓力的變化影響。截斷墻的設(shè)置限制了隧道兩側(cè)土體向隧道下方流動的趨勢,有效減小了隧道結(jié)構(gòu)的上浮量。

地下水的開采是引起地面沉降的重要因素之一。通過離心模型試驗研究抽水引起的地基變形。研制一套離心場中地基抽水的模擬和測量系統(tǒng)。進(jìn)行離心模型試驗,測量抽水過程中粉土地基孔隙水壓力和沉降的變化及分布規(guī)律,探討滲透作用對地面沉降發(fā)展規(guī)律的影響。試驗結(jié)果表明靠近抽水位置區(qū)域的地基變形大于遠(yuǎn)離抽水位置區(qū)域,排水引起的地基沉降量與其不均勻程度隨著排水次數(shù)和沉降的增大有逐漸減小的趨勢。在地下水開采過程中,地基側(cè)向變形也是引起地面沉降的重要影響因素。地基滲流場變化強(qiáng)烈的發(fā)展階段對于地基沉降的影響值得關(guān)注。

開展了柔性長短樁組合型復(fù)合地基和傳統(tǒng)的等長樁復(fù)合地基2組離心模型試驗,研究路堤荷載下柔性長短樁組合型復(fù)合地基的加固機(jī)理。試驗中路堤表面關(guān)鍵點處設(shè)置位移計,布設(shè)分層沉降標(biāo)示點,在土層不同深度處埋置孔壓傳感器和土壓傳感器等。試驗結(jié)果表明:長短樁組合型復(fù)合地基中長樁的樁土應(yīng)力比明顯增大,并且在總樁長相同的條件下比等長樁復(fù)合地基更利于控制總沉降和側(cè)向位移。

飽和砂土地基上抗滑樁加固邊坡的動力離心模型試驗研究——動力離心模型試驗是研究可液化地基上抗滑樁加固邊坡地震動力響應(yīng)的有效手段之一。使用銅質(zhì)抗滑模型樁，采用黏度為50cs的甲基硅油做為孔隙流體，通過抽真空法制作了飽和地基上的加固邊坡模型。進(jìn)行動力離...

考慮泥皮效應(yīng)的大直徑超長樁離心模型試驗研究——應(yīng)用離心模型試驗研究了深厚軟土地基中考慮泥皮效應(yīng)的大直徑超長單樁的承載變形特性。試驗結(jié)果表明，考慮泥皮效應(yīng)后，樁側(cè)極限摩阻力約為不考慮泥皮的65％~85％，單樁極限承載力下降約20％。同時研究了樁徑、樁...