荷载对软土次固结影响的试验研究

现有计算软土次固结变形的常用方法是不考虑荷载对其影响的。大量的试验表明荷载对次固结有较明显的影响。本文对次固结变形与荷载的关系进行了较详细的探讨,并着重研究了正常固结土的次固结特性,且对其规律进行了总结和分析。结果表明:对超固结土,次压缩系数随荷载增大而增大;对正常固结土,次压缩系数随荷载增大而减小。在此基础上提出了正常固结土次固结沉降量随固结压力变化的计算方法。     

超固结土一维次压缩特性实验研究

对上海重塑粘土土样进行了一维次压缩实验,研究超固结土的一维次压缩特性.所有的土样都进行了预压处理.实验结果表明(1)超固结土的次压缩指数小于正常固结土的次压缩指数;(2)上海重塑超固结土的Ca/Cc基本为一恒定的值,约为0.035;(3)超固结土的等时间线形状和规律与正常固结土的有所不同;(4)"蠕变率与加载历史的无关性"似乎并不完全正确.实验结果表明,在加载初期,土样的次压缩速率不仅与其状态有关(及有效应力大小和孔隙比)而且还和加载历史有关."等时间线"和"参考线"的概念会低估超固结土在加载初期的次压缩速率.     

新旧软粘土路基原位固结压缩特性数值分析

针对新旧软粘土路基固结压缩沉降变形的特点,通过对试验路段新旧路地基进行钻探取样和原位试验及室内物理力学试验,通过土体固结压缩试验求取土体的压缩系数和先期固结压力,用以判断土的压缩性和计算路基沉降。基于卡萨格兰德法,用多项式拟合e-lgp曲线,分析比较后确定曲线的拟合数学模型,然后根据先期固结压力的数值分析,应用Matlab软件实现其数值求解,反演新旧路基软粘土路基原状土固结现状。     

温州超固结软黏土次固结试验研究

为研究超固结比对软黏土次固结特性的影响,对温州正常固结和超固结软黏土开展长期一维压缩试验,系统性研究先期固结压力、超固结比等因素对次固结变形和次固结系数的影响。试验结果表明:先期固结压力对软黏土固结变形发展曲线有显著影响,固结压力小于先期固结压力时,曲线变化较小,接近直线,此时次固结系数随固结压力增长较快;当固结压力超过先期固结压力后,曲线变化明显,呈三段式发展,次固结系数随固结压力的增大略有减小,最后趋向某一稳定值。软黏土的次固结系数随超固结比的增大而减小,通过试验结果分析得到了次固结系数随超固结比变化的计算式。次固结变形随时间的变化在双对数坐标下近似为直线关系,基于此建立了次固结变形累积方程。     

循环荷载下平面变形超固结软土蠕变特征试验研究

采用原状试样试验研究平面变形超固结软土在循环荷载下的变形特征。研究表明,静力荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以固结变形为主要特征。循环荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以剪切变形为主要特征,超固结软土侧向变形小于正常固结软土。饱和软黏土试样在循环荷载作用初期孔隙水压力不显示波动特征,总体趋势为累计增大到峰值后连续下降,与静荷载作用下的孔压变化特征类似。循环荷载长时间作用后,孔隙压力呈现波动特征,波动峰值随时间逐渐减小,衰减过程与应力状态和应力历史有关。     

天然沉积软黏土的次固结变形机理分析

土体在天然沉积过程中由于时间效应会产生次固结变形和结构性,两者都使土体的固结屈服压力增大,传统Bjerrum次固结模型无法解释后者的机理,也无法描述结构性土的次固结变形特性。通过天然沉积结构性土的次固结试验,基于Burland提出的孔隙指数Iv和固有压缩曲线ICL,分析了结构性土的次固结变形机理。当固结压力小于固结屈服压力时,天然沉积结构性土的结构强度抵抗了孔隙的压缩势,压缩曲线与固有压缩曲线间的距离△Iv随压力增大而增大,该阶段存在稳定的土颗粒骨架结构,土颗粒的蠕动变形受抵抗,导致几乎不产生次固结变形;而当土体处于临界屈服状态时,土结构强度受破坏,孔隙压缩势的抵抗作用消失,大孔隙骨架坍塌,Iv发生骤减,土颗粒的蠕动变形剧烈,次固结系数骤增出现峰值;△Iv随固结压力的进一步增大而减小,次固结系数的变化表现出与△Iv密切的线性相关性;基于天然沉积土SCL压缩曲线说明了天然沉积土的次固结变形不可能无限发展。     

长江口软土的次固结特性试验研究及应用

对长江口淤泥质软土进行一系列固结实验,研究了荷载、超固结比、土性指标等对软土次固结系数的影响,得出了该区域软土的次固结特性及不同土层的次固结系数。试验结果表明:次固结系数与荷载有关,且随着荷载的增大先增大后减小,最后趋于平稳;次固结系数与最大固结压力有关,且随着超固结比的增大而减小;次固结系数与压缩指数的比值近似为常数0.031;次固结系数与初始孔隙比及初始含水率呈线性关系。提出了一种考虑主次固结同时发生的沉降计算方法,并通过所得次固结系数对横沙围堤进行了沉降预测,与现场监测吻合较好。所提出的计算方法更符合工程实际需要,具有很好的实用价值。试验所得的相关参数及结论对研究长江口软土特性及后期工程的沉降预测具有一定参考意义。     

Ko压密土的湿化试验规律及其描述

通过对取自奥林匹克森林公园的土进行的干燥状态和饱和状态下的‰压缩试验及湿化试验,得出以下结论：在e-lgp图中：1）正常压密干土在各荷载下湿化,其孔隙比均落在饱和泥浆压缩线上;2）同一前期固结压力下,不同超压密比的干土湿化后,其孔隙比也近似落在一条直线上。依据湿化试验的结果,对Ko状态下天然土的湿化行为给出数学描述,并对试验数据进行预测,结果表明：预测结果与试验结果基本吻合。     

K_0压密土的湿化试验规律及其描述

通过对取自奥林匹克森林公园的土进行的干燥状态和饱和状态下的K0压缩试验及湿化试验,得出以下结论:在e-lgp图中:1)正常压密干土在各荷载下湿化,其孔隙比均落在饱和泥浆压缩线上;2)同一前期固结压力下,不同超压密比的干土湿化后,其孔隙比也近似落在一条直线上。依据湿化试验的结果,对K0状态下天然土的湿化行为给出数学描述,并对试验数据进行预测,结果表明:预测结果与试验结果基本吻合。     

考虑地基土非线性固结的桩侧负摩阻力计算方法研究

针对软土地基因固结沉降在桩侧引发的负摩阻力问题,从桩土相互作用机理出发,首先,根据软土压缩曲线性质,采用双曲线应力应变模型考虑地基土固结非线性特性,推导了桩侧土沉降随深度和时间变化的计算公式;其次,引入Gibson地基理论考虑地基土的非均质性,结合桩土界面剪应力–剪应变双曲线模型,建立了反映桩土界面剪切刚度系数随深度非线性增长的荷载传递函数。在此基础上,联立桩体平衡方程,获得了桩侧摩阻力、桩身轴力分布和中性点位置。最后,将理论计算曲线与工程实测曲线进行对比,并进一步分析了压缩试验参数、固结度、桩径及桩长、地表堆载对桩侧负摩阻力及中性点位置的影响,结果表明计算方法是可行的,可为类似工程提供参考。     

A Simple and Unified One-Dimensional Model to Describe Various Characteristics of Soils

A simple and unified constitutive model for soils, considering various effects such as the influences of density, bonding, time dependent behavior and others, is presented in this paper. The elastoplastic behavior of over consolidated non-structured soils under a one-dimensional stress condition is firstly presented by introducing a state variable that represents the influence of density (stage I). To describe the one-dimensional stress-strain behavior of structured soils, attention is focused on density and bonding as the main factors that affect the response of this type of soil, because it can be considered that soil a skeleton structure which is in a looser state than that of a normally consolidated soil is formed by bonding effects (stage II). Furthermore, a simple method is presented which allows for other soil characteristics to be considered, such as time and temperature dependency, and the effect of suction in unsaturated soils. Experimental observations show that the normally consolidated line (NCL) in the void ratio—stress relation (e.g., e-ln σ curve) shifts depending on the change of strain rate, temperature, suction and others (stage III). The validation of the model at stages I and II is demonstrated by simulating one-dimensional consolidation tests for normally consolidated, over consolidated and natural clays. The applicability of the model at stage III is verified not only by the simulations of time-dependent behavior of clays in one-dimensional element tests but also by the soil-water coupled finite element analysis of oedometer tests as a boundary value problem. The extension from one-dimensional models to three-dimensional models is easily achieved by defining the yield function using stress invariants instead of one-dimensional stress ‘σ’ and by assuming an appropriate flow rule in stress space. The details of the modeling in general three-dimensional stress conditions will be described in another paper (Nakai et al., 2011).     

室内固结系数的一种推算方法

室内固结试验确定固结系数常采用时间平方根法和时间对数法 ,这两种方法均属作图法。其缺点是在作图过程中人为因素影响较大 ,而且试验初始阶段不可避免的初始压缩以及试验最后阶段的次固结等也对试验结果有较大影响。本文从一维固结理论出发 ,导出了主固结沉降与其速率的关系 ,利用这一关系提出了一种固结系数的推算方法 ,该方法无需固结试验初始阶段和最后阶段的数据 ,从而避免了初始压缩和次固结的影响 ,同时该方法还可以加快固结试验的进程。     

纵向振动桩侧壁切应力频率域解及其应用

利用Fourier变换 ,得到纵向振动桩在简化条件下侧壁切应力的频率域表达式 ,应用该表达式获得桩周土的等效刚度系数k和等效阻尼系数c的计算式 ,它们是桩周土剪切波速和密度、桩半径和振动频率的函数 ,把它们用于桩瞬态纵向振动计算 ,并与工程桩反射波法动测曲线进行对比 ,两者有较好的一致性     

灵敏性粉土的压缩及触变特性研究

山西汾河一级阶地的饱和粉土大多具有灵敏性,使得其强度和变形性质在扰动前后差别很大.为了研究灵敏性粉土的压缩及触变特性,对探井取样的原状土和重塑土样进行了一维固结压缩试验和无侧限抗压强度试验.试验结果表明,原状土加载到结构屈服应力处,沉降量突增,固结系数突增,主固结比突降,次固结对沉降的贡献开始上升;原状土与重塑土的差异...     

考虑软土结构强度的次固结特性试验研究

常规的次固结系数C_a计算方法并没有考虑土体结构性的影响。对原状土和人工结构性土进行了一系列的次固结压缩试验,研究了结构强度q对软土次固结系数C_a的影响。研究表明所提出的先期固结压力p_c计算方法有效地降低了Casagrande 法的误差;人工结构性土能够很好地反映结构性对土体固结特性的影响;结构性的存在能够减小土体进入次固结阶段所需时间;当荷载接近或超过土体的结构屈服应力σ_k时,土体残余的结构性有利于次固结变形的发展;软土的次固结系数C_a随着结构强度q的增加呈较好的线性增长关系;所提出的次固结系数C_a计算方法引入了结构强度q,为预测结构性软土的次固结变形提供依据。     

分析位于沉积地层中建物产生过大沉降量之新观念

在软弱地基土层上设计建筑物时，除了考虑基础下土层的承载力必须达到安全要求外，地基土的长期沉降变形也同样重要。本文在追踪一工程实例中，发现依据传统土力学观念在深厚沉积土层中，标准贯入击数Ｎ值已达１５～２５之地层，设计４５ｍ长摩擦桩基础之谷仓结构物，在使用１９年后仍产生因差异沉降过量导致之严重结构破坏。传统土力学较偏于可靠的承载力，对于各土层的先期固结应力，仅能由单向度固结试验求得，但实际工作时，取得完全不扰动土样几乎不可能，因而亦很难取得正确的先期固结应力，便无法计算正确沉降量。故设计者常因本身主观的观念，造成研判的疏忽。本文提出“由Ｎ值判断各土层超固结比（ＯＣＲ）法及应力还原法”观念，由不同深度土层的标准贯入击数Ｎ值及地质历史，可协助设计者于设计阶段便能轻易而明确地判断不同深度土层的固结比（ＯＣＲ），精确计算各土层沉降量，以便能事先设计出防止类似本实例于１９年后才发现的疏忽。     

时域垂直载重桩反应与土体模式应用

本文以不同土壤弹簧和依时性阻尼系数 ,配合波动方程有限差分解仿真基桩反应。由t-z和Q-z曲线方程式所推求的弹性土层弹簧系数和依据三维波传递动力阻抗函数所建立之转换阻尼 ,可仿真桩载重反应。基桩位移量和位移历史和土 -桩界面模式相关。本研究模式和其它学者建议模式之差异显现于单调载重的桩顶位移量和冲击载重作用后桩顶位移之衰减 ,调整转换阻尼参数和土壤弹簧系数值可减少分析差异。透过土层弹簧系数修正 ,该项分析模式可仿真桩设计位移曲线和现场桩载重试验数据。     

旁压试验反演邓肯-张模型参数方法研究

研究了联合室内模拟试验和现场旁压仪试验综合确定邓肯 -张E-B 模型有关参数的方法。内容包括 :①采用邓肯 -张E-B 模型和有限元方法 ,对旁压试验机理进行数值模拟 ;②研制采用阻尼最小二乘法非线性优化理论 ,依据实测旁压曲线 ,进行土体本构模型参数反演的方法和计算机程序 ;③在对模型各参数敏感性分析基础上 ,以室内试验结果为初值 ,对某工程地基覆盖层现场旁压试验实测曲线进行E-B 模型参数的反演分析。为实际工程的计算分析提供了更为可靠依据     

软土蠕变特性试验研究

针对广州南沙原状软土进行了一系列室内试验研究,包括三轴压缩试验、三轴蠕变试验和一维固结试验,系统地探讨了软土的蠕变变形特性。结果表明:软土的蠕变特性与多种因素有关,包括土体的初始固结度、土层排水条件、加荷比等;次固结系数与固结压力的关系取决于土体的先期固结压力和试验中的加荷比。