竖井地基热排水固结本构模型及试验验证

考虑饱和土体先期固结压力随温度变化情况,对非等温条件下土体e–lgp曲线上点的移动规律进行研究,建立了饱和黏土的非线性热弹性本构模型,并开发编制了TSDSS有限元程序。同时,开展了竖井地基热排水固结模型试验,将试验结果与模型试验的TSDSS模拟结果进行对比,两者较为吻合,从而验证了该本构模型的正确性,且能从机理上反映热排水固结过程,数值模拟结果进一步表明:土体导热系数越大或渗透系数越小,热排水固结过程中产生的孔隙水压力峰值越大;渗透系数越小,热排水固结越慢;导热系数越大,热排水固结越快。     

考虑温度的软黏土邓肯-张模型参数试验研究

为了获得宁波地区典型软黏土在温度荷载作用下的邓肯-张模型参数,在不同的温度和围压下,对宁波某工地现场的软黏土土样分别进行三轴固结不排水试验。通过分析软黏土的应力-应变曲线的特点,得到了相应的邓肯-张模型参数值,并归纳总结了各参数在温度荷载作用下的变化规律。试验结果表明,随着温度升高,软黏土邓肯-张模型参数中的黏聚力c、内摩擦角φ、试验参数K值呈减小的趋势,试验参数n和破坏比Rf值则呈增大趋势。试验所得的参数值可作为宁波地区岩土工程中软黏土分析计算的参考值。     

宁波地区典型软黏土热固结特性理论与试验研究

为了解宁波地区典型软黏土在温度作用下的固结特性,对其进行了不同温度和围压下的热固结试验,并进行了理论分析。结果表明:理论分析和试验结果相互验证;对软黏土而言,温度主要通过影响土中水的粘滞系数来提高土体的渗透系数,进而加速土体的固结过程;温度越高,土体的固结越快,土体的固结度也越高;温差越大,固结度差值越大;不同温度下的固结度差值随时间的增大呈现出先快速增大至极值,然后再逐渐减小至零的现象。因此,温度效应主要体现在排水固结过程的前小半段时间内,而且温差越大,影响效果越明显。     

考虑热交换作用的桩基承载力特性研究

针对现行热交换桩承载力设计和计算中无法考虑温度的影响,通过开展不同温度下土的三轴剪切试验,获得其c,φ值,再建立热交换桩-土有限元模型,并利用静载试验结果验证模型的正确性,进而讨论了桩的运行温度及土的c,φ值对单桩极限承载力的影响,从而对热交换桩加热运行后的承载力特性进行研究。结果表明:随温度的升高,黏性土的c,φ值均有所降低,土的强度下降;桩体在加热运行过程中,其极限承载力有较大幅度的提高,且温度越高,单桩极限承载力也越大;温升引起的地基土强度降低对单桩极限承载力影响较小。可为热交换桩承载力设计和计算提供理论依据。     

温控动三轴试验装置的研制及应用

 为研究温度对土动力特性的影响,设计了内外联合加热的温控装置,研制了温控动三轴试验系统。该系统能实现10 ℃～100 ℃范围内试样温度的精确控制,并可线性调节、分级加温。最后,以宁波饱和淤泥质软黏土为例,初步开展了不同温度下的土动力特性试验,验证了其有效性和可靠性,试验结果表明：在不同温度下,试样的滞回圈形状及发展与常规动三轴试验结果一致;随着温度的升高,软黏土的塑性累积应变、动阻尼比和动孔压减小,动弹性模量增大,且各增量值均随温度上升而减小,反映了软黏土的热硬化特征;累积塑性应变与温度归一化结果呈指数关系。