非等温条件下饱和粘性土热固结特性试验研究项目摘要

通过改进的等向压力室对典型饱和粘性土介质(如重塑粘性土、天然原状粘性土等)在非等温条件下的热固结特性进行大量室内试验，并对其变化规律及一些重要的热特性参数进行深入研究，包括温度变化和应力状态变化耦合条件下饱和粘性土的热固结特性、热-冷循环温度荷载作用下饱和粘性土的热固结特性。在试验基础上，对饱和粘性土介质热-水-力耦合固结作用机理进行深入分析，揭示温度变化过程中饱和粘性土热固结特性的内在规律性，给 2100433B

真空预压法处理软土地基目前在交通及港口工程中广为应用，但对负压条件下土体渗流固结特性研究较少，尤其对负压条件下地下水位的测量与分析存在较大的分歧。本项目拟依托南京河西青奥新城道路软基加固工程，采用现场试验、理论分析和数值计算相结合的方法开展负压条件下软基渗流固结特性现场试验，研发一套负压加固地下水位测试技术并开展现场测试分析，揭示负压渗流场形成机理和土体固结特性。根据实测数据，考虑负压及其沿排水体衰减规律和井阻作用，建立排水体特性、超孔隙水压力和固结时间三者关系的渗流固结自由应变计算模型，得到加固范围内土体渗流固结解析解。将建立的负压渗流固结计算模型开发到岩土工程专业程序ABAQUS中，根据典型工程实例的模拟，对模型进行验证和修正，建立计算负压渗流固结特性和“0”压面位置的有限元计算方法。研究成果将丰富并创新真空预压负压加固土体渗流固结理论，为道路交通、港口码头等软基处理工程设计提供依据。

真空预压作为一种经济、高效的软基处理方法，在我国滨海及内陆河湖软土地区得到了广泛应用，但是其渗流固结特性的机理研究却远远落后于工程实践。本课题依托某海滨新城软基加固工程，开展了真空负压条件下土体渗流固结特性的现场试验研究，并通过理论分析和数值模拟相结合，对真空负压下地下水位的真实位置、“0”压面的概念、渗流场模型、土体径向固结理论及其影响因素等进行了探讨。主要完成的工作及所得结论有：（1）重新讨论了真空负压下地下水位的概念，并研发了一套新型的地下水位测试技术，采用内窥镜摄像头内置于水位管中，通过外置的传像设备在密封负压条件下实时观测地下水位的变化；（2）结合新型地下水位测量方法及现场试验得出的数据，揭示了真空负压软基加固中地下水位的真实变化规律和渗流场形成机理；（3）引入渗透系数呈双线性变化的渗流模式，同时考虑真空负压下的荷载情况，基于存在起始水力梯度的非达西渗流模型推导了土体渗流固结特性的径向解析理论；（4）建立了真空负压下渗流固结的三维数值模型，探讨了土体固结的影响因素，给出了真空预压地基处理工程应用的优化参数。研究成果将丰富并创新真空预压负压加固土体渗流固结理论，为道路交通、港口码头等软基处理工程设计提供参考。 2100433B

在非等温过程过程中，许多参数都是温度的函数，如反应速率常数、热容、反应热、平衡常数、黏度、密度等。随着温度的变化，会引起这些参数变化，从而导致反应过程变化。反应过程的最优温度的目标是使反应速率最大化。因此反应器中反应过程的最优温度取决于反映特性：对不可逆反应，反应温度越高越好；对可逆吸热反应，反应温度越高越好。