低应力下高含水率疏浚黏土固结性状试验研究
发布时间：2021-08-08 18:08
河湖清淤、港口航道建设等会产生大量的疏浚泥,我国疏浚工程以水力式疏浚为主,产生的疏浚泥含水率高、强度低,采用堆场处置耗时长、占地广,因此有必要对疏浚泥进行处理。排水固结法是一种原理简单的疏浚泥处理方法,具有广泛的适用性。排水固结法处理疏浚泥时,由于疏浚泥强度较低,所以施加的起始荷载往往较小。目前关于疏浚黏土固结性状的研究多是针对荷载大于12.5 kPa的情况。因此对低应力下高含水率疏浚黏土的固结性状进行研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文的主要工作如下:1)采用Hong等研制的低应力起始固结仪,对5种不同疏浚黏土进行了不同初始含水率的固结试验,分析了固结试样变形和底部超静孔压随固结时间的变化规律,探讨了孔压延迟效应机理和主要影响因素。2)基于固结试验的孔压和沉降数据,对疏浚黏土固结度性状进行了研究。分析了液限、初始含水率对固结速率的影响。对比了不同方法（超静孔压消散法、时间对数法、双曲线法）得到的固结度的差异。3)采用自主研制的大尺寸固结试验装置进行了高含水率疏浚黏土的模型固结试验,对不同位置的土体孔压和试样变形进行了测量。通过比较不同位置土体的超静孔压消散时间、含水率和不排水强...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水力式挖泥船抛弃和简易填埋是一种常用的疏浚泥处理方式[30]
东南大学硕士学位论文4刚度有限受到孔隙水挤压会产生变形，孔压计腔体体积发生改变，引起孔隙水进入孔压计腔体，而这部分水需要土体中的水进行补偿，其本质上与测压管式孔压计存在平衡时间的解释类似。图1-2固结试验中试样底部孔压测量的延迟效应[42]相较于测压管式孔压计，关于隔膜式孔压计延迟时间的研究较少。比较早的对隔膜式孔压计展开研究的是Penman，早在1961年他便指出隔膜式孔压计的响应时间很短，要比测压管式孔压计少2个数量级，并且隔膜式孔压计可以在10s左右便测得孔压变化量的90%，但剩下的10%的孔压变化需要10min左右的时间才能测量到，此外Penman还指出孔压计的响应速度会受到土中孔隙水压力重分布的影响[44]。Simeoni通过三轴试验进行了不同试样在不同压力下作用下，试样顶部孔压测量延迟时间的研究，其中得到的很重要的结论是试样顶部孔压响应时间与试样长度有关[45]，如图1-3所示，试样长度越长，孔压测量延迟时间越长，延迟效应越明显。考虑到试验中采用的孔压传感器一致，说明隔膜式孔压计测量中的延迟效应并不仅仅是由于孔压测量系统刚度不足导致的。国内也有不少学者对隔膜式孔压计的延迟效应进行了研究。赵慈义和陈守义基于太沙基一维固结理论，探讨了延迟效应对超静孔隙水压力消散过程中隔膜式孔压计测量值大小的影响，但并没有对延迟时间进行分析[46]。问延煦和施建勇通过对固结试样沉降和孔压数据分析，认为环刀与土样间的侧摩阻力和试样的饱和度是引起底部孔压出现滞后现象的主要原因，而非孔压计刚度不足[47]。刘忠玉和李东阳从加载动力效应的角度对孔压测量滞后现象进行了解释[48]。也有一些学者从其它不同的角度对孔压计测量滞后现象进行了分析[49,50]。
第一章绪论5图1-3孔压测量延迟效应与试样高度的关系[45]由上述可知，目前关于隔膜式孔压计延迟效应的研究相对较少，并且已有相关研究大多认为延迟效应只是由于孔压计刚度不足引起，并没有明确引起孔压延迟的根本原因。此外，针对隔膜式孔压计延迟效应影响因素的试验研究很少。1.2.2重塑土固结度性状研究现状固结度是重要的固结参数之一，它反映了土体主固结的完成程度。无论是对于现场施工还是室内试验，固结度都是一个十分重要的控制参数，它直接关系到主固结沉降和时间的判断，并进而影响到土体的压缩曲线[51]、固结系数、次固结变形[52]以及渗透系数[53]等的判断与分析。因此，如何方便、准确地得到土体的固结度一直是众多学者研究的重点。固结是指在荷载作用下土中超静孔隙水压力消散、土体骨架发生变形、有效应力增长的过程。由于土体变形与超静孔压是两个不同的变量，因此土体的固结度有按超静孔压的应力表达式和按土体变形的变形表达式两种表达形式。按太沙基一维固结理论，应力表达式和变形表达式得到的固结度一致[35]。由于孔压测量往往对测试条件要求较高，而固结过程中的土体变形测量则要容易许多，因此许多学者提出了基于太沙基一维固结理论拟合的变形判断方法，其中应用最广泛的是Casagrande法（时间对数法）和Taylor法（时间平方根法）[54-56]。以时间对数法为例，基于太沙基一维固结理论可得，在半对数坐标中变形固结度U关于时间因数T的变化曲线呈“反S”形，如图1-4所示，切线与渐近线的交点即为固结度为100%的点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国水利学会疏浚与泥处理利用专委会综合讨论摘登[J]. 朱伟. 水资源保护. 2018(04)
[2]不同水压下的黏土孔压传递规律试验[J]. 倪春海,宋林辉,王宇豪,付磊. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]淤泥处理技术原理及分类综述[J]. 黄英豪,董婵. 人民黄河. 2014(07)
[4]基于加载动力效应对孔压滞后现象的一个解释[J]. 刘忠玉,李东阳. 岩土力学. 2014(05)
[5]安徽省淮河干流河道疏浚稳定性浅析[J]. 辜兵,刘福田. 江淮水利科技. 2013(01)
[6]堆载预压下天津滨海吹填土的固结特性[J]. 张颖,王清,王玉杰,马骏骅,杨静,王吉亮. 世界地质. 2011(02)
[7]真空预压在围海造地地基处理中的应用[J]. 荀广辉. 山西建筑. 2011(13)
[8]超软土的工程性质分析[J]. 叶国良,郭述军,朱耀庭. 中国港湾建设. 2010(05)
[9]大面积围海造陆创新技术及工程实践[J]. 董志良,张功新,李燕,胡珩,罗彦. 水运工程. 2010(10)
[10]某围海造陆地基处理技术探讨[J]. 程万钊,关云飞,唐彤芝. 土工基础. 2010(05)
博士论文
[1]滨海吹填土结构强度形成机理与真空预压法关键技术研究[D]. 成玉祥.长安大学 2008
硕士论文
[1]淮干香浮段疏浚泥堆场颗粒分选与细颗粒区泥水分离处理现场试验研究[D]. 侍军伟.东南大学 2017
[2]大面积吹填滩涂淤泥地基真空预压处理技术试验研究[D]. 陈兴城.江西理工大学 2013
本文编号：3330430
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水力式挖泥船抛弃和简易填埋是一种常用的疏浚泥处理方式[30]
东南大学硕士学位论文4刚度有限受到孔隙水挤压会产生变形，孔压计腔体体积发生改变，引起孔隙水进入孔压计腔体，而这部分水需要土体中的水进行补偿，其本质上与测压管式孔压计存在平衡时间的解释类似。图1-2固结试验中试样底部孔压测量的延迟效应[42]相较于测压管式孔压计，关于隔膜式孔压计延迟时间的研究较少。比较早的对隔膜式孔压计展开研究的是Penman，早在1961年他便指出隔膜式孔压计的响应时间很短，要比测压管式孔压计少2个数量级，并且隔膜式孔压计可以在10s左右便测得孔压变化量的90%，但剩下的10%的孔压变化需要10min左右的时间才能测量到，此外Penman还指出孔压计的响应速度会受到土中孔隙水压力重分布的影响[44]。Simeoni通过三轴试验进行了不同试样在不同压力下作用下，试样顶部孔压测量延迟时间的研究，其中得到的很重要的结论是试样顶部孔压响应时间与试样长度有关[45]，如图1-3所示，试样长度越长，孔压测量延迟时间越长，延迟效应越明显。考虑到试验中采用的孔压传感器一致，说明隔膜式孔压计测量中的延迟效应并不仅仅是由于孔压测量系统刚度不足导致的。国内也有不少学者对隔膜式孔压计的延迟效应进行了研究。赵慈义和陈守义基于太沙基一维固结理论，探讨了延迟效应对超静孔隙水压力消散过程中隔膜式孔压计测量值大小的影响，但并没有对延迟时间进行分析[46]。问延煦和施建勇通过对固结试样沉降和孔压数据分析，认为环刀与土样间的侧摩阻力和试样的饱和度是引起底部孔压出现滞后现象的主要原因，而非孔压计刚度不足[47]。刘忠玉和李东阳从加载动力效应的角度对孔压测量滞后现象进行了解释[48]。也有一些学者从其它不同的角度对孔压计测量滞后现象进行了分析[49,50]。
第一章绪论5图1-3孔压测量延迟效应与试样高度的关系[45]由上述可知，目前关于隔膜式孔压计延迟效应的研究相对较少，并且已有相关研究大多认为延迟效应只是由于孔压计刚度不足引起，并没有明确引起孔压延迟的根本原因。此外，针对隔膜式孔压计延迟效应影响因素的试验研究很少。1.2.2重塑土固结度性状研究现状固结度是重要的固结参数之一，它反映了土体主固结的完成程度。无论是对于现场施工还是室内试验，固结度都是一个十分重要的控制参数，它直接关系到主固结沉降和时间的判断，并进而影响到土体的压缩曲线[51]、固结系数、次固结变形[52]以及渗透系数[53]等的判断与分析。因此，如何方便、准确地得到土体的固结度一直是众多学者研究的重点。固结是指在荷载作用下土中超静孔隙水压力消散、土体骨架发生变形、有效应力增长的过程。由于土体变形与超静孔压是两个不同的变量，因此土体的固结度有按超静孔压的应力表达式和按土体变形的变形表达式两种表达形式。按太沙基一维固结理论，应力表达式和变形表达式得到的固结度一致[35]。由于孔压测量往往对测试条件要求较高，而固结过程中的土体变形测量则要容易许多，因此许多学者提出了基于太沙基一维固结理论拟合的变形判断方法，其中应用最广泛的是Casagrande法（时间对数法）和Taylor法（时间平方根法）[54-56]。以时间对数法为例，基于太沙基一维固结理论可得，在半对数坐标中变形固结度U关于时间因数T的变化曲线呈“反S”形，如图1-4所示，切线与渐近线的交点即为固结度为100%的点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国水利学会疏浚与泥处理利用专委会综合讨论摘登[J]. 朱伟. 水资源保护. 2018(04)
[2]不同水压下的黏土孔压传递规律试验[J]. 倪春海,宋林辉,王宇豪,付磊. 南京工业大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]淤泥处理技术原理及分类综述[J]. 黄英豪,董婵. 人民黄河. 2014(07)
[4]基于加载动力效应对孔压滞后现象的一个解释[J]. 刘忠玉,李东阳. 岩土力学. 2014(05)
[5]安徽省淮河干流河道疏浚稳定性浅析[J]. 辜兵,刘福田. 江淮水利科技. 2013(01)
[6]堆载预压下天津滨海吹填土的固结特性[J]. 张颖,王清,王玉杰,马骏骅,杨静,王吉亮. 世界地质. 2011(02)
[7]真空预压在围海造地地基处理中的应用[J]. 荀广辉. 山西建筑. 2011(13)
[8]超软土的工程性质分析[J]. 叶国良,郭述军,朱耀庭. 中国港湾建设. 2010(05)
[9]大面积围海造陆创新技术及工程实践[J]. 董志良,张功新,李燕,胡珩,罗彦. 水运工程. 2010(10)
[10]某围海造陆地基处理技术探讨[J]. 程万钊,关云飞,唐彤芝. 土工基础. 2010(05)
博士论文
[1]滨海吹填土结构强度形成机理与真空预压法关键技术研究[D]. 成玉祥.长安大学 2008
硕士论文
[1]淮干香浮段疏浚泥堆场颗粒分选与细颗粒区泥水分离处理现场试验研究[D]. 侍军伟.东南大学 2017
[2]大面积吹填滩涂淤泥地基真空预压处理技术试验研究[D]. 陈兴城.江西理工大学 2013
本文编号：3330430
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