三亚海相软土次固结特性研究

港口工程建设中经常遇到海相软土地基,海相软土是一种流变性很强的饱和软粘土,次固结变形在总变形中占有一定的比重,次固结系数是用来计算次固结变形量的一个重要参数。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。本文以三亚海相软土为例,根据室内试验成果,对其次固结变形特性与荷载的关系进行了分析研究,得出了一些规律性结论,对海相软土地基的设计与工程实践有指导意义。     

软土变形时效特性的试验研究

软土变形的重要特征为具有时效性,这将导致软土工程的工后沉降。根据实际工程需要,采用原状土样和扰动土样对软土变形机理进行了一系列室内试验,包括软土的应力–应变特性、固结效应、次固结特性、蠕变特性等。通过试验成果系统分析可得:(1)初始固结度对应力–应变关系的影响;(2)次固结系数与固结压力的关系以及应力历史对次固结系数的影响;(3)次固结系数与压缩指数的关系;(4)排水蠕变和不排水蠕变的变形特征;(5)蠕变变形的影响因素和降低蠕变效应的技术路径等。研究结果表明:软土变形的时效性产生于固结特性和蠕变特性的耦合效应,土体的变形过程实际是固结和蠕变共同作用的过程,任一时刻两种变形在总变形中所占比例取决于多种因素,其中最重要的是应力水平和排水条件。     

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。     

软土次固结系数的试验研究

对原状软土做了大量的分级加载室内一维次固结试验,通过对软土次固结变形的试验分析,得出原状软土的次固结系数以及主、次固结分界点的变形时间,根据试验结果得到原状土的次固结系数与固结压力及固结比之间的关系,用最小二乘法拟合出次固结系数与固结比之间的经验关系表达式。     

静力触探判别软土固结历史

确定地基土的固结历史对计算其变形和强度特性有着重要的作用。以福建沿海地区软土为例,应用静力触探测试技术进行软土固结状态的判别。结果表明,正常固结软土其锥尖阻力与深度曲线的拟合直线延长线与坐标原点近似相交,超固结软土则与横轴(正轴)有一截距,欠固结软土则与横轴(负轴)有一截距。根据截距大小可进一步判别软土固结程度。利用静力触探技术判别软土固结历史能避免采取土样及室内土工试验对土样的扰动,结果能反映土体实际固结状态。研究结果对合理评价软土的特性、对软土地基的沉降变形计算具有理论及实际意义。     

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。     

宁波软土次固结特性试验研究

软土工程特性具有区域性特点,次固结变形特性也存在差异。为此通过室内一维固结蠕变试验,系统研究宁波软土次固结变形特性,分析次固结系数与固结压力、时间及压缩指数的关系,并与其它软土地区相关试验成果进行比较,以揭示宁波软土的次固结特性。     

南沙软土固结变形特性试验研究

在一系列室内固结试验的基础上 ,探讨了南沙软土的固结变形特性。试验结果表明 ,南沙软土的次固结效应显著 ,主、次固结的划分与固结压力有关。随着固结压力的变化 ,次固结系数表现出与当前应力状态有关的变化规律。当处于正常固结状态时 ,次固结系数近似为一常数。同时 ,固结系数和固结压力、次固结系数和压缩指数之间均有较好的相关性。     

上海粘土的准超压密特性

室内试验成果表明,上海粘土的准先期固结压力较天然有效上复压力大得多。本文根据临界状态原理来讨论准先期固结压力对土特性的影响。通过室内三轴试验测定出上海粘土的正常固结线、临界状态线及天然强度线,并给出各线的表达式。从土的固结、强度、应力-应变关系及孔隙压力的变化规律说明天然地基具有轻度的准超压密特性。最后,我们认为在进行此类地基的沉降计算及稳定分析时,应考虑准先期固结压力的作用,以提高设计水平。     

超固结软黏土一维蠕变次固结系数与侧压力系数

通过K₀固结原状试样一维蠕变试验,模拟软土地基超载预压卸荷再加荷过程,研究超固结软黏土蠕变过程的次固结系数C_α和侧压力系数K_0r与应力历史的关系。研究结果表明,超固结软黏土的主固结过程相对于正常固结状态有明显缩短,次固结系数C_α与荷载相关,随着 增大而减小,超载预压时间延长导致 增大次固结系数减小。超固结软黏土蠕变过程的侧压力系数K_0r随时间近似恒定,受应力状态和应力历史影响,随再加荷压力增大而减小,随前期固结压力的增大而增大,与 近似成线性关系。依据试验和假定建立的K_0r理论模型,反应了相关条件的影响,无需专用参数,与试验结果具有较高的一致性。一维变形条件下,超固结软黏土的次固结系数C_α与广义剪应力和球应力的比值 具有本质上的联系,符合双曲线规律。     

不规则循环剪切荷载作用下土的粘弹塑性模型

场地地震反应问题最初是按等价线性粘弹性模型来考虑土的非线性特点的。近年来,迅速发展起真正非线性的方法。本文提出的土的非线性模型可以同时符合均匀循环荷载下的剪切模量与剪应变、阻尼比与剪应变曲线,并且可以计入粘滞阻尼的影响。为了适应不规则的剪应力循环荷载,提出了加卸载的准则及孔隙水压力生长的分数循环估算法。本文建议的模型已用于总应力法的场地地震反应计算机程序中。     

高速公路软土地基次固结系数影响因素研究

就软土次固结系数的影响因素进行了分析,总结了应力水平、应力历史、加荷速率、应力比等因素对次固结系数的影响,以及次固结系数与压缩指数和塑性指数的关系等诸多方面的研究成果,以期对软弱土地区的高速公路地基工后沉降问题提供参考。     

高原湖相泥炭土次固结特性及机理分析

泥炭土地基在长期荷载作用下将产生显著的工后沉降,必须明确其次固结特性及机理。针对取自昆明、大理的高原湖相泥炭土开展了一系列次固结试验,探讨了取样深度、加荷比R、加荷方式、固结压力p对次固结系数Cα的影响。试验结果表明:分级加载下,泥炭土的e–lgt曲线以反"S"型为主,次固结变形占总变形量的比例较大;泥炭土在宏观上与普通原状土存在相似的Cα–p关系,即Cα随p的增大而增大到峰值,之后减小并趋于稳定;但泥炭土峰值Cα对应的p不等于前期固结压力cp,而为100~200 k Pa。通过建立微结构模型,对泥炭土次固结特性进行了机理分析,认为峰值Cα对应的固结压力p应为泥炭土从多孔隙状态压缩至相对密实状态的临界荷载。昆明泥炭土的次固结系数和压缩指数具有一定的相关性,二者比值Cα/Cc可视为常数,和已有研究结果基本一致。     

初始剪应力对外海回填土壤动态特性之影响

采用云林离岛工业区外海料源区土壤为试验用砂,考虑现有回填地之土壤条件,采用湿捣法制试样,探讨不同相对密度、有效围压应力及固结应力比等因素,进行一系列共振柱试验,以评估回填土於初始剪应力作用下之土动态特性。由试验结果分析得知,回填土壤之剪切模量有随固结应力比与有效围压应力之增加而增加之趋势,而最大剪切模量( Gmax) 亦随固结应力比与有效围压应力之增加而增加,同时不受初始相对密度不同之影响。另回填土壤因固结应力比所引致之最大剪切模量增量远大于孔隙变化所引致之增量。但固结应力比与有效围压应力对阻尼比之影响则较不明显。同时本研究在Hardin 与Richart(1963) 所建议之评估方式基础上进行修正,对云林外海土壤建立非等向压密条件下,最大剪切模量与不同剪应变所对应之剪切模式经验公式,可提供回填造地设计、施工及抗震分析之参考     

浙江近海软黏土次固结系数研究及应用

我国室内固结试验中把次固结沉降曲线作为线性处理,然而,大量的实验数据证明,测定周期的不同次固结曲线呈非线性特征,故次固结系数为变数。通过我国近海典型海相软黏土——浙江平阳港次固结试验为验证实例,提出一种适用于工程的分级加载、延时校正及保持试样结构原状的土工快速测试法。对工程中试验曲线分析及研究表明:我国近海区域软黏土次固结系数与固结压力、压缩指数以及测试时间存在着一定的相关性,次固结系数与固结压力变化呈先增、后降、趋稳的现象,次固结系数峰值与土体深度等有关,C_a/C_c比值为常数。实验中所得到的经验值可作为邻近工程固结沉降量预估,所创方法为填补国家标准规范次固结试验的空白提供有益参考。     

Evaluating the effect of soil structure on the ground response during shield tunnelling in Shanghai soft clay

When evaluating tunnel-induced ground response in Shanghai soft clay, the soil structure and its degradation behaviour of natural Shanghai soft clay during shield tunnelling should be properly considered. In this paper, a constitutive model that considers the initial soil structure and its destructuration is formulated within the framework of critical-state soil mechanics. The model is successfully calibrated and used to simulate the undrained behaviour of natural Shanghai soft clay. Based on the proposed model, finite-element analyses are conducted to simulate the short- and long-term ground responses induced by tunnelling at Shanghai metro line 2. The comparisons between numerical results and field measurements reported in literature indicate that the soil structure and the tunnel-induced destructuration significantly affects the magnitude and shape of the short-term surface settlement trough and horizontal displacement in Shanghai soft clay. The pore pressure variations around the tunnel are also affected by soil structure, which will significantly influence the long-term ground consolidation settlement in Shanghai soft clay.     

上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响

为研究上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响,在ABAQUS中建立平面竖向弹性地基梁法模型,根据上海地区4种典型基坑概化模型和上海195个工程勘察报告和文献试验数据统计的典型土层强度参数,研究了每类基坑概化模型中不同强度参数对围护结构的最大水土压力、变形(最大位移)、内力(最大剪力、最大弯矩)以及支撑轴力的影响。结果表明:采用三轴固结不排水(CU)有效应力强度参数得到的围护结构变形和内力结果最小; 采用十字板不排水抗剪强度计算的结果相比有效应力强度参数结果无明显规律; 直剪固结快剪和CU总应力强度参数计算得到的结果较为接近,相比于有效应力强度参数结果,最大位移增量约为6%,最大水土压力增量为4%～5%,最大弯矩和剪力增量为7%～8%; 总体来看,目前上海基坑规范采用固结快剪总应力强度参数进行围护结构设计相比采用有效应力强度参数偏安全。