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高粘粒含量吹填土加固过程中结构强度的模拟试验研究

杨静  
【摘要】: 随着沿海城市经济的发展和城市基本建设的蓬勃开展,国内一些港口存在着严重的陆域不足现状,将疏浚出来的淤泥用于填海造陆,已成为沿海城市土地开发的重要手段。这种土的特点是含水率大、呈流塑状态、强度低、压缩性高,一般不能满足工程需要。如能将吹填土快速从泥浆状态转变为具有一定承载力的地基,将对填海造陆工程建设带来巨大的效益。 边吹填边进行吹填土固结排水的方法为吹填土加固处理提供了新的思路,该方法可以大大提高工程进度、提高经济效益。但是,在吹填土吹填的同时进行加固处理时,由于吹填土处于流塑甚至悬浮状态,土颗粒之间粘聚力较低,在吹填土工程处理过程中,如果排水过程控制缺乏科学性,易造成吹填土结构强度未形成时,土颗粒被高孔隙水压差迁移到排水通道表面,在排水通道表面形成具有一定厚度的泥膜,从而影响排水通道的渗透性,严重地影响了吹填土工程处理质量,大大增加了能耗,提高了工程处理费用,延长了工程处理时间,同时给生产上带来了一定的盲目性和随机性。因此,本文结合国家自然科学基金项目“海积软土地基加固过程中有机质的作用和影响”(No.40372122),对高粘粒含量吹填土加固过程中结构强度的形成进行了模拟试验研究。 本文以天津滨海新区高粘粒含量吹填土为研究对象,首先对天津滨海新区高粘粒含量吹填土的粒度成分、矿物成分、易溶盐含量、比表面积等性质进行了分析。其次,采用自制的室内模拟试验装置进行了室内模拟试验——量筒模拟试验和大型试验箱试验。量筒模拟试验包括自重沉降试验和排水试验,通过自重沉降试验得到不同土水比吹填土的沉降量与时间关系曲线,确定不同的静置时间,排水试验中根据自重沉降试验确定的不同静置时间控制吹填土试样静置后排水,通过排水总量与时间关系曲线发现,泥浆静置时间越长,排水量越大。通过大型试验箱试验对不同渗流压力下试样的孔隙水压力、沉降速率和渗流总量进行了研究,并在不同渗流压力下形成稳定结构试样的不同深度处取样,对其微观结构特征进行定性和定量研究,采用分形理论验证试样微观结构的分形特征,探讨了微观结构单元体和孔隙分形维数与渗流压力之间的关系。最后,应用颗粒流理论对不同静置时间试样在不同渗流压力下的渗流情况进行模拟研究,通过试样管壁处孔隙率和渗透系数的变化发现:试样结构强度的形成与静置时间有关,渗流压力不同,所需要形成的结构强度不同,并得到了不同渗流压力作用下使试样稳定渗流所需的结构强度需要静置的时间。 本文为高粘粒含量吹填土加固过程中结构强度的形成研究提供了一种新的思路。


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