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高粘粒含量吹填土快速加固的室内模拟试验研究

张中琼  
【摘要】: 本文在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研究”(40372122)资助下,结合吹填土“三高一低”的特殊工程地质性质,开展吹填土快速加固的室内模拟试验研究。在自然条件下,吹填土存在着固结时间较长、强度增长较慢等方面的问题,不能满足城市建设的要求。这就需要通过工程措施对吹填土进行加固,使其尽快作为土地资源用于城市建设。结合吹填土加固具有阶段性的特点,在较短的时间内获得符合工程要求的吹填地基土,若在吹填过程中就开始加固,与传统加固方法相比可以节约时间,同时获得较好的加固效果。对该方法的研究,为吹填土加固提供一种新的思路。 吹填土以结合水连结为主。已有工程实际表明,其自然排水固结时间与粘粒含量密切相关。粘粒含量越高,加固难度越大,加固时间越长。过大压力下吹填土的加固,会在竖向排水体周围形成低渗透性的粘土层,即泥皮。泥皮的形成影响吹填土的加固。为使试验具有代表性,本文以天津滨海新区临港工业区高有机质高粘粒含量吹填土作为试验土样。考虑塑料排水板布设间距,以大面积吹填土加固的一个单元为研究对象。设计1m×1m×1m的试验箱,按照试验要求制备均质、各向同性的试验土样。采用下方排水分阶段加固的方式进行室内模拟试验研究。结合吹填土土结构阶段性形成的特点与外荷载的情况,将试验分为三个试验段:静水沉降、自重排水、真空加压排水阶段,根据加固的阶段性设计试验。吹填土的加固主要是获取其各阶段工程性质变化数据,揭示吹填土的加固机理。基于这一研究目标,在试验过程中,采用原位测试和取样测试相结合的方法,获取试验土样的基本物理性质、化学性质和力学性质。对试验关键试验阶段取代表性的土样,进行土结构变化的研究,以达到试验要求。 在试验初始时测试土样的基本物理性质和化学性质。首先,在各个不同的试验阶段获得试验土样的基本工程地质性质参数的变化情况,对其强度增长的情况进行分析。其次,通过在不同试验阶段不同深度不同距离孔隙水压力的消散情况和分层沉降标的变化情况,对加固过程中有效应力的增加情况进行分析。加固土体在不同深度、距竖向排水体不同距离表现出不同的固结特征,分析吹填土加固的影响因素,提出过程控制的概念。再次,在不同排水条件下不同深度吹填土微观结构特征进行定性和定量研究,分析不同加固阶段吹填土固化的微观特征,从微观角度揭示吹填土的固化机理。最后,建立自重排水条件下吹填土加固的渗流模型,并通过室内实测数据对模型进行验证。本文为吹填土加固提供了一种新的方法和思路,为沿海城市用地紧张提供工程措施。


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