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。     

软土的单向压缩的应力应变关系研究

本文根据土体的压缩试验曲线,给出先期固结应力的简化计算方法,避免了图解法确定中目测曲线的最大曲率点的困难,由此确定的前期固结压力一般为其下限值;另外,从土中任意一点任意时刻的一维变形出发,推导土体竖向应变(一维变形情况)与有效应力的关系式。     

考虑时间效应的K_0各向异性UH模型

将所建立的考虑时间效应的超固结土统一硬化模型(时间UH模型)推广为能够考虑K0各向异性的弹黏塑性模型。基于广义非线性强度准则的变换应力三维化方法,将新模型扩展到三维应力状态。使用新模型预测K0固结土的一维和三轴等应变率加载试验,预测结果表明新模型能够合理反映应变率对K0固结土前期固结压力和应力应变曲线的影响。根据模型的基本方程,推导三轴压缩条件下不排水抗剪强度的理论公式,并将该公式的计算结果与试验结果进行对比,发现该公式能够反映不排水抗剪强度随超固结度和应变率的增大而提高的性质。     

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.     

非饱和土大气张力通用公式与地基渗流固结沉降

提出了"地基渗流固结理论应该用超自由水压力的等效压缩系数来描述,地基沉降应该用总附加应力及总应力压缩模量来计算,都不需要有效应力";用超自由水压力的等效压缩系数修正了太沙基一维固结微分方程;初步探讨了非饱和土的等效压缩系数和等效压缩模量。     

饱和高庙子膨润土的渗透特性

在核废料深层地质处置工程中,膨润土的渗透特性是需要考虑的重要因素之一。对浸水饱和的高庙子钙基膨润土压实试样进行压缩试验,利用时间平方根法测定压缩试验中每级荷载下的固结系数,然后用太沙基一维固结理论计算土的饱和渗透系数。试验研究表明:在弹塑性阶段,计算所得饱和渗透系数随竖向应力的增大而减小,在双对数坐标下,计算渗透系数与竖向应力呈线性关系;孔隙比对渗透性起着主导作用,在半对数坐标下,计算渗透系数随孔隙比的减小而线性减小,由该线性关系得到的某一孔隙比下的计算渗透系数与公开发表的相同孔隙比的高庙子钙基膨润土的渗透系数接近。研究结果及相关文献证明应用固结理论方法间接推算膨润土饱和渗透系数的方法是可行的,该方法适用于低渗透性黏土的饱和渗透系数的量测。     

非饱和土一维固结简化计算

提出了一种简化的非饱和土一维固结计算方法。加荷初期,水、气、土骨架共同承担荷载。假定土体瞬时压缩,利用非饱和土有效应力原理、土骨架压密方程、气体压密方程、水分特征曲线,可解得三者各自分担的应力和土体体积压缩量。在其后的固结过程中,假定水的流出仅仅取决于水压力,不受气的影响,单独建立水的连续性方程,解水压力随时间的变化;又将水和气看成混合的可压缩流体,建立混合流体的连续性,解混合流体压力随时间的变化。可进而求气压力。吸力和土体的压缩量。由于本文只研究一维问题,解连续性方程用差分方法。     

上海浅层地基土的前期固结压力及有关压缩性参数的试验研究

地基土的前期固结压力是判断土体应力历史的一个指标,在不同应力历史状况的土体变形分析中它也是一个重要的计算参数。本文根据试验结果确定了上海浅层地基土的前期固结压力P.及其沿深度的分布,并对由Garlanger给出的考虑到应力历史影响的应力一应变关系式中有关的压缩性参数(膨胀指数C_(?)压缩指数C_c和次固结指数C_α)作了计算确定,同时,考虑到由于土体的次固结作用会产生所谓“准前期固结压力”,本文亦就上海软土重塑土膏固结试验结果的分析,提出估算准前期固结压力的公式。上述研究的初步结果可为今后上海软土的变形、强度研究提供参考。     

考虑起始水力坡降的超固结土一维非线性固结分析

考虑超固结黏性土中渗流存在的起始水力坡降及变荷载作用,建立超固结土一维非线性固结模型。利用连续条件建立固结模型的控制方程,并采用有限差分法求取该模型的数值解。在此基础上,当回弹再压缩指数ce等于压缩指数cc时,将该文差分解与考虑起始水力坡降的正常固结土非线性固结半解析解对比以验证该文解的可靠性。最后,分析起始水力坡降和超固结应力状态对黏性土固结性状的影响。结果表明:起始水力坡降导致土中超静孔压不能完全消散;当外荷载稳定值qu与起始水力坡降i0、水的重度γw及土层厚度H之积的比值小于1时,单面排水条件下渗流前锋不能至土层底面;起始水力坡降i0越大,土层沉降值越小,按孔压定义的土层平均固结度也越小;相同起始水力坡降下,超固结土层超静孔压的消散速率比正常固结土层快,超固结土层的最终沉降值小于正常固结土层,且前期固结压力越大则最终沉降量越小。     

重塑黏土次固结性状的变化规律与定量评价

通过对6种不同的天然沉积土重塑样进行一维压缩次固结试验,明确了重塑黏土次固结变形的主要影响因素为孔隙比与对应于液限的孔隙比,得出了重塑黏土的次固结系数随着固结压力的增大和孔隙比的减小而减小,且相同孔隙比下次固结系数随液限的增大而增大的规律。定义了ln(1+e)-lnt双对数坐标下的次固结系数CαL,提出了双对数坐标次固结系数与液限孔隙比的定量关系表达式,为重塑黏土提供了简便实用的次固结变形计算方法,也为进一步完善Burland等提出的固有压缩概念与压缩理论奠定试验基础。     

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。     

An explicit stress formulation for stainless steel applicable in tension and compression

In this paper an explicit stress formulation for stainless steel is presented. The formulation is applied to both tension and compression and it is an approximation to the closed form inversion of an existing two-stage stress-strain relation which is based on a modified Ramberg-Osgood equation. The validity of the explicit expression is tested over a wide range of material parameters. The tests demonstrate that the explicit formula is in excellent agreement with the fully iterated numerical solution of the full-range stress-strain relation. By incorporating an existing expression for deformation capacity, the proposed explicit formula is also used to obtain an explicit formulation for the computation of local buckling stress and compression resistance in terms of cross sectional slenderness.     

冲击荷载作用后土压缩性状的室内试验研究

在侧限条件下,对粉砂和两种不同饱和度的粉质粘土进行冲击试验和冲击后的高压固结试验,研究冲击产生的压密、冲击后的压缩曲线和压缩指数、冲击形成的前期固结压力及其与冲击能的关系。结果表明,相近初始密实度下,低饱和粉质粘土密实效果最好;冲击后近饱和粉质粘土基本不形成超固结,低饱和粉质粘土形成明显的超固结,冲击形成的前期固结压力随着冲击能增大而增大;冲击后土的压缩指数与冲击能相关性不大。     

求取先期固结压力方法的发展与综述

就如何确定土的先期固结压力作了探讨,在分析传统经验法确定先期固结压力的基础上,提出了修正法和数学模型法等改进方法确定Pc值,并探讨了这些方法在应用中存在的优缺点,从而为求取先期固结压力提供了参考依据。     

泥炭土的固结特性试验研究

沉降量大且沉降持续时间长是修建在泥炭土地基上的工程所面临的主要问题,而目前国内外学者对泥炭土固结特性的研究结果不尽一致。鉴于此,本文以云南某高速公路泥炭土路段为依托,参照一般土体的室内土工试验方法,对不同有机质含量的泥炭土进行了基本性质试验和一维蠕变试验。结果表明:有机质含量越高,泥炭土的次固结变形量越大。强泥炭质土和泥炭在不同压力下主固结完成时间较短,且基本不受固结压力的影响,这与淤泥质土的相应规律有较大差别。此外,先期固结压力对强泥炭质土和泥炭的次固结沉降速率有很大的影响,而且当荷载大于先期固结压力时,按照一般土体的试验方法进行一维固结试验所得强泥炭质土、泥炭的e-lgt曲线未出现反弯点。弱泥炭质土可参照一般软粘土的方法用e-lgt曲线确定次固结系数,其次固结系数随压力的变化规律与一般软土的变化规律一致,即次固结系数随固结压力先增大后减小。     

基于CPTU测试的先期固结压力确定方法试验研究

先期固结压力是土的重要力学特性参数,对变形计算和强度分析有较大影响。目前,先期固结压力的确定主要依赖于室内固结试验,但土样的采取会出现扰动,难以代表土层的真正实际状况,且室内固结试验耗时,效率较低。本文在总结国际上基于孔压静力触探(CPTU)测试确定应力历史的研究成果基础上,以高质量“未扰动”土样的固结试验得到的先期固结压力作为参考值,根据三个场地的CPTU试验,对不同预测方法进行了比较。结论表明:采用净锥尖阻力可较可靠地确定土的先期固结压力。     

Preconsolidation, structural strength of soil, and its effect on subsoil upper structure interaction

When constructing a building, manufactured materials are used. That is the reason for their excellent material properties. In the case of the foundation, the natural condition of the soils must mostly always be respected. The geostatical stress plays a significant role on the subsoil behavior because it is the de facto natural form of the soil compaction. The soil has a memory of the highest stress that has ever been loaded on it. The soil can be considered incompressible if the magnitude of a surcharge is lower. In engineering practice the construction of higher buildings is founded in a deeper hole so that the depth of the influence zone achieves an acceptable value for the future surcharge of the upper structure. For very tall buildings, the deep hole foundation must be prolonged by piles. In particular, this article deals with laboratory testing that provides the preconsolidation. In Czech, we term it the structural strength of soil. The test provides the initial void ratio as well as the initial coefficient of fully saturated hydraulic conductivity. The isotropic consolidation test with the triaxial test apparatus and consequent knowledge of the pore pressure course was chosen to determine the initial soil properties, including the preconsolidation level. Derived theory together with the genetic algorithms provide an efficient tool for the determining parameters. Good knowledge of the influence zone is crucial when solving soil structure interaction. The progress of the influence zone was considered from the extensive research carried out at the University of Brasília, Brazil. Thus, using the measurements, the preconsolidation and its effect were verified in situ. The derived formulas and presented graphs for influence zone depth estimation have considerable importance for civil engineering practice. The Kantorovich method together with the strategy of convolution was used to reach dimensional reduction when deriving analytical formulas. Recommended results and formulas were verified against FEM code ADINA.     

K0固结软黏土的应变率效应研究

在已建立的K0固结软土弹黏塑性本构模型基础上,推导了一维先期固结压力和三轴不排水抗剪强度的计算式,并着重分析了应变率对两者的影响,分别用各自的应变率参数表征。强度应变率参数ρ仅取决于次固结系数与压缩指数的比值,与土体固结应力、固结历史及试验类型均无关;先期固结压力应变率参数ρn则与该比值及压缩参数Λ都有关,且一般有ρn>ρ。对于无机质软黏土,应变率增大10倍时,先期固结压力增长8%～21.2%,不排水强度增长7.2%～12.2%,与试验结果较吻合。考虑到室内试验与原位的应变率差异,建议先将试验所得先期固结压力及不排水抗剪强度按本文规律进行应变率修正,再应用于原位情况。OCR越大,不排水强度比随应变率增长越快。     

击实砾质土抗拉强度试验研究

抗拉强度是黏性土的一个比较重要的力学性质,由于在工程中使用相对较少,对其研究并不多。实际上,诸如土体裂缝、坍塌、土石坝心墙水力劈裂等不少工程问题都与抗拉强度有着密切的关系。对3种砾质土进行击实试样的抗拉强度试验,研究抗拉强度随试样干密度、前期固结压力和含水率等的变化规律。试验结果表明,击实砾质土抗拉强度随着干密度的增加而增加,增加幅度显著;随着前期固结压力的增加,土的抗拉强度也增大,但在试验范围内(固结压力100～500kPa)增大并不明显。随着含水率的增加,抗拉强度稍有减小。在所试验的含水率、密度和前期固结压力范围内,试验得到的砾质土抗拉强度为20～80kPa。