基于微观破损规律的结构性土本构模型

在岩土破损力学理论的基础上,通过考虑土体结构性破损的微观机理,建立了结构性土的本构模型。通过定义与重塑土屈服面几何相似的结构性屈服面,模型可以反映结构性对土体力学特性的影响;通过引入表征结构性损伤的破损参数,确定了结构性土加载过程中的硬化规律。该破损参数基于岩土破损力学中应力应变分担的概念而提出,具有明确的力学意义;模型的硬化规律同时考虑了塑性体应变及塑性主应变的影响,可以更好地反映土体结构性损伤过程。将该本构模型用于结构性土室内固结试验及三轴压缩试验结果的模拟,初步验证了该模型的合理性。     

上海软黏土压缩特性的试验研究

为研究结构性对上海软黏土压缩特性的影响,利用单向高压固结仪,对取自上海不同地点的3种软黏土的原状样及相应的重塑样进行了大量的一维主固结和次固结试验。主固结试验结果表明:结构性的存在使原状样的压缩曲线位于重塑样的上方,具有明显的结构屈服应力;结构屈服应力的大小与取样方式密切相关,现场直接切取试样的压缩曲线的结构屈服应力点最明显,应力值最大,厚壁样的压缩曲线则几乎没有屈服应力点。次固结试验结果表明:结构性的存在使原状样的次固结系数与固结压力密切相关,且次固结系数最大处的固结压力为结构屈服应力的1.5~2.5倍,而正常固结状态的重塑样的次固结系数与固结压力几乎无关。最后,正常固结状态下上海软黏土的次固结系数分布范围表明,其次压缩性为中等至高等,次固结系数与压缩指数的比值Ca/Cc表明,上海软黏土为无机质黏土及粉土。     

结构性软土压缩特性研究

针对结构性软土的压缩性 ,通过对温州软土的原状土和重塑土在不同加压率下的固结试验 ,分析原状土和重塑土不同的压缩性状以及加压率对土体压缩性状的影响。在此基础上对已有的原位压缩曲线确定方法进行探讨 ,并结合对世界各地土样的试验室压缩曲线的分析 ,提出新的折线形原位压缩曲线确定方法。     

应力路径对天然沉积土压缩特性影响的试验研究

工程中如何考虑复杂应力路径对地基土压缩性状的影响是岩土工程中一个关键的问题。然而目前土体压缩性状的研究通常采用一维压缩和三向等压压缩试验,没有考虑应力路径的影响。通过对天然沉积土进行不同应力路径下的GDS三轴压缩试验,研究不同应力比对天然沉积土压缩性状的影响规律。结果表明：不同应力路径下天然沉积结构性土的平均结构屈服应力和结构屈服后的压缩性参数均先随应力比的增大而增大,达到最大值后又随着应力比的进一步增大而减小。通过对比分析不同应力路径下的GDS三轴压缩屈服性状与一维压缩屈服性状,得出天然沉积土的静止土压力系数在屈服过程中并非常数,而是呈现由小到大的变化,在屈服后趋于恒定。     

软土结构性对土体力学特性的影响

天然软土大多具有结构性,对天津附近软土进行了高压固结试验,探讨了软土结构性对土体力学特性、压缩曲线和土体变形的影响。结果表明:在相同固结压力下,重塑土的竖向变形量大于原状土的竖向变形量,原状土的先期固结压力大于重塑土的先期固结压力,原状土的压缩模量大于重塑土的压缩模量,原状土的压缩系数小于重塑土的压缩系数,压缩模量、压缩系数和固结压力均满足乘幂关系。该软土的灵敏度为5,按土的结构性分类等级为灵敏。     

滨海淤泥质软土微观结构及固结特性试验研究

针对曹妃甸工业区近海风电工程,以滨海淤泥质软土为研究对象,应用SEM-EDS-XRD技术进行微观结构研究,结合宏观固结特性试验,确定滨海软土微观物理结构与宏观结构强度关系。通过室内试验与理论分析表明,微观结构及矿物元素组成反映了该淤泥质软土具有典型海相软土特性;基于原状土与重塑土的固结特性压缩曲线,推算滨海软土先期固结压力及结构屈服压力,确定了该滨海软土结构强度;揭示了微观结构与宏观力学性质的紧密联系。     

结构性对压实黄土侧限压缩特性的影响

对一定试验含水率及干密度下具有不同结构性(排列)的压实黄土试样进行侧限压缩试验,分析制样含水率引起的结构性变化对不同试验含水率压实黄土侧限压缩特性的影响,探讨压缩性指标与初始结构性参数之间的关系。以饱和压实黄土的压缩曲线为基础,通过引入反映结构性影响的初始结构性参数,提出压实黄土压缩曲线的表达式,根据此表达式可以确定湿载耦合时压实黄土的压缩变形。研究结果表明:制样含水率引起的结构性变化对压实黄土的侧限压缩特性有一定的影响,影响程度随试验含水率增大而减小,对饱和压实黄土压缩特性几乎没有影响;压实土的初始结构性随制样含水率的增大或试验含水率的减小而增强,弹性指数基本上不受结构性的影响,结构屈服压力及压缩指数皆随初始结构性参数增大而增大。在不同的试验含水率及制样含水率下,压缩指数及结构屈服压力与初始结构性参数之间皆有良好的归一化非线性关系,且可用以饱和压实黄土的压缩性指标为参照状态的双曲线来描述。     

太湖湖沼相天然沉积土结构性评价

天然沉积土由于结构性的影响,通常具有与相应重塑样截然不同的力学性质。利用重塑土的固有特性作为评价参考基准,通过对太湖湖沼相典型沉积土的原状样和重塑样的固结压缩试验,从压缩特性方面探讨了如何评价土结构性对天然沉积土力学性状的影响。试验结果表明:土体结构性使天然土体具有的结构屈服应力对其变形性状起控制作用,屈服应力比YSR可判断土结构性的强弱;并与度量原位状态土体结构性抗力的应力灵敏度Sσ、衡量土的结构性对变形影响的稳定指数SI结合起来,作为定量分析和评价土结构性影响的指标;评价指标揭示出太湖湖沼相天然沉积土在沉积过程以及沉积后受到土结构性的影响,具有高位结构性。同时试验结果验证了该评价方法能够适合具有不同结构形式的天然状态土体。     

结构性软土力学特性的试验研究

对扰动程度不同的原状样和重塑样分别进行单向固结试验和固结排水及不排水三轴剪切试验,研究结构性对上海软土的变形、强度特性的影响。压缩试验结果表明:结构性强的原状样具有明显的结构屈服应力,结构性一般的原状样,结构屈服应力不明显;原状样比重塑样具有更大的压缩指数Cc和膨胀指数Cs。剪切试验结果表明:相同固结压力下,结构性强的土样强度不仅低于结构性弱的土样强度,而且低于重塑样的强度。这是由剪切时土样的孔隙比差异造成的。若消除孔隙比的影响,则结构性将使原状样具有更高的强度,且结构性越强,土体强度越高。     

考虑结构性影响的吹填软土流变历时特性研究

通过三轴流变试验仪,以原状土样与重塑土样为试验材料,对吹填软土流变历时特性进行了研究。研究结果表明:结构性对土体流变特性有明显影响。结构性的存在,使得原状土流变破坏峰值高于重塑土;当应力低于结构屈服应力时,由于结构性的作用,抵抗变形能力强,使原状土流变趋于稳定的时间要小于重塑土;当应力高于结构屈服应力时,随着结构的破坏,其流变历时特性逐渐向重塑土靠拢,最终趋于一致。     

不同地区结构性软土基本性质的对比研究

结构性在天然软土中普遍存在,不同地区、不同成相软土表现的结构特性并不相同。为了研究结构性如何影响软土的工程特性,以黄石、青岛、漳州地区软土为研究对象,在对比中国典型地区软土物理力学指标的基础上,从地质成因、颗粒级配、矿物成分及微观结构四个角度进行了解释说明。结果表明:相对于内陆地区软土,沿海地区软土具有高孔隙比、高粘粒含量、高压缩性、低强度等特性,工程特性较差。软土粘土矿物多以伊利石为主,伊蒙混层多在沿海地区软土中出现。软土的微观结构多为絮凝状、蜂窝状、骨架状结构为主,软土颗粒或聚粒以边—边、边—面方式相互联结,骨架间的孔隙体积大,这正是结构性软土具有特殊工程性质的根本原因。     

一维压缩蠕变前后软土的微观结构变化

软土在蠕变前后微观结构的演变,对了解软土的蠕变机理,探讨软土变形与时间关系以及建于软土地基上建筑物的稳定性有重要意义。对黄石地区软土进行一维压缩蠕变试验,提取原状样与蠕变破坏后土样的结构参数,对比分析这些结构参数在蠕变前后的变化规律。建议用丰度与圆形度辅助分析以更真实反映微观结构实际情况,将复杂度作为一个衡量软土在蠕变过程中孔隙或颗粒形状规则程度的重要参数。采用雷达图反映定向频率分布,可以同时对比多组数据,便于观察分布强度。研究结果表明:软土蠕变过程是结构逐渐破损,结构趋向稳定的过程;在蠕变条件下,竖直与水平方向微观异性变得不明显,孔隙变化遵循孔隙均匀化原理,小孔隙数量大量增多,孔隙与颗粒总体形状趋向扁圆形,外形更趋于"圆滑",颗粒定向性变得更有序了,而孔隙定向性变化不明显。     

基于扰动状态概念的结构性软土蠕变模型

结构性和蠕变性对软土工程性质具有双重影响,有必要建立一种模型能够准确描述扰动带来结构性逐步破损的过程并同时反映软土蠕变特性对地基变形的影响。引入扰动状态概念,选取三元件广义Kelvin模型描述相对完整状态,3DEVP模型描述完全调整状态,扰动函数采用经验表达式,建立了一个基于扰动状态概念的结构性软土蠕变模型。从宏观试验结果和微观结构变化分析,说明扰动模型可以很好地描述在应力作用下软土结构性在蠕变过程中逐渐衰减的过程。模型中的参数都可通过等向压缩蠕变试验与三轴蠕变试验获取。通过黄石地区的结构性软土的三轴固结不排水蠕变试验数据对模型进行检验,结果表明该模型能较好描述结构性软土的蠕变特性。     

考虑围压依存性的软岩结构性下加载面模型

软岩具有典型的弹塑性变形特点,同时由于其内部的胶结作用具有较强的结构性,因此将软岩视作结构性超固结黏土。软岩残余强度随围压变化是软岩峰后力学特性的一个显著特性,在实际工程中具有显著的意义。通过对孔隙比之差的概念进行扩展,使之能够同时考虑软岩的结构性和超固结性,并且给出合理的发展式。通过引入结构性下加载面的概念,在剑桥模型的基础上建立起软岩的结构性下加载面模型。该模型能够反映围压对软岩结构性破坏速率的影响,最终导致不同围压下软岩达到残余强度变形阶段时所保留的残余结构性存在差异,使得软岩的残余强度随围压变化。将理论计算结果与软岩的三轴压缩排水试验结果进行对比分析,结果表明该模型能够较好的描述软岩的应变硬化和软化特性及体积变形剪胀特性,同时能较好的描述软岩的残余强度随围压变化这一力学特性,并给出合理解释。     

结构性黄土湿压屈服损伤特性试验研究

通过侧限压缩试验系统研究了原状黄土在湿压条件下的结构屈服特性及结构损伤演化过程。针对利用饱和重塑土模拟正常固结土性质的不足,介绍一种制备正常固结土的方法。结合原状黄土及正常固结黄土压缩曲线提出一种确定原状黄土结构屈服压力的新方法,该方法具有作图简便、精度较高等特点;并指出原状黄土结构屈服压力随着含水量的增大而降低,其与含水量的关系可以近似用幂函数进行拟合。同时确定出原状黄土结构屈服临界点,并指出原状黄土结构稳态线(SSL)的相对位置。最后,根据原状黄土压缩曲线、结构稳态压缩线(SSL)及正常固结线(NCL)的相对位置,结合损伤力学思想,提出原状黄土结构变形损伤比的表达式,为评价黄土地基的湿陷变形量提供一条较为可行的途径。     

温州煤场软土结构性试验研究

以温州发电厂 2 # 、 3# 煤场工程为背景 ,通过现场静探、十字板试验和室内试验 ,分析煤场软土的工程特性、软基十字板强度及其排水板施工扰动影响 ;从各项试验的结果出发 ,探寻温州软土的结构性在试验中力学性状上的体现 ,指出三轴试验中结构性土样破坏的新规律 ,最后提出确定结构屈服应力、原位压缩曲线的新方法     

长期循环荷载作用下温州结构性软黏土的应变特性研究

针对软黏土存在的结构性特征,在不同围压下对天然温州软黏土进行了不排水静剪和大数目（50000次）循环加载试验,研究了结构性对土体强度的影响,并进一步分析了结构性软黏土在长期循环荷载作用下的应变特性。研究表明：围压较低时,土体的结构性在固结过程中没有或很少被破坏,软黏土表现为较高的归一化强度;随着围压的增大,归一化强度逐渐降低;当围压高于土体屈服压力时,土体结构性在固结过程中被完全破坏,此时土体的归一化强度达到稳定值,与重塑土强度相同。这种特性使得软黏土在循环加载试验中,即使在相同动应力比（mtml_13-0310_bak/img_0.png26.013.95= 0.45）下,不同围压下的应变行为也表现出明显的不同。这种区别表现在应力-应变滞回曲线、回弹特性和累积塑性应变等方面。     

结构性土体的施工扰动及其对沉降的影响

天然结构性土体在工程实践中易受扰动,导致结构强度降低,工程性质改变。这种施工过程中土体受到的原位施工扰动有别于现场取土、应力释放等引起的试样扰动;在天然土体原位扰动机理的分析研究基础之上,提出了针对原位扰动土的折线形原位压缩曲线。根据天然结构性土体e–lgp’曲线以结构屈服应力和转折应力为界的分段特性,考虑加载过程中压缩性的变化,结合工程实例的计算,讨论施工扰动度的评价,介绍如何利用原位压缩曲线以及扰动后土体的压缩曲线计算地基的最终沉降,分析原位扰动引起的最终沉降变化规律。结果表明:本文提出的方法合理地预测了施工扰动对最终沉降的影响。     

基于变形条件的黄土结构性试验研究

黄土的结构性由黄土颗粒之间的联结结构强度和摩擦结构强度所决定,要定量描述黄土的结构性,就要定量研究黄土联结结构强度和摩擦结构强度的变化规律。为此,提出基于变形条件的黄土结构性参数即联结结构变形势参数mp1、摩擦结构变形势参数mp2及结构变形势参数mp,并通过黄土的侧限压缩试验研究原状黄土和人工水泥结构性黄土的结构性及其结构性参数的变化规律,揭示含水率、压力、密度、水泥含量等对黄土结构性的影响,并对所提出的基于变形条件的黄土结构性参数的合理性进行讨论。