饱和软土地基弹塑性固结沉降研究

软粘土孔隙比大、渗透率低、压缩性和含水量高，这种特性决定了它的变形沉降受到包括应力历史、应力路径、固结压力、软土特性等诸多因素的影响。本文引入基于混合物理论的两相多孔介质理论描述饱和软土的弹塑性固结沉降过程。该理论具有理论推理严密和数学论证严谨的特点，能够充分考虑固结过程中的水土耦合作用。     

考虑次压缩时分级超载预压时间的确定方法

采用能够同时考虑主固结和次固结沉降的一维弹黏塑性等效时间线模型,近似采用地基处理规范中推荐的固结度计算公式,建立等速分级加载时预压持续时间与固结度和超载量之间的相互关系式,确定当超载量一定时超载预压的卸载时间.理论分析表明,堆载预压的持续时间不但与固结度、超载比和加载计划有关,而且与初始有效应力和黏塑性指数也有关.算例表明,针对特定的加载方案,受软土地基强度增长规律的影响,超载预压存在最短持续时间.对次固结变形显著的软土地基,按纯主固结理论计算的持续时间过小,考虑次固结沉降后无法满足工后沉降的要求;而按有效应力面积比法计算持续时间时有时会出现固结度大于1.0的错误,应全面考虑主固结和次固结的沉降特性才能合理地确定超载预压的持续时间.     

考虑软土超固结的静钻根植能源桩模型试验

为研究静钻根植能源桩在不同固结状态软土中的承载特性,基于能源桩模型试验系统,对比测试了模型桩在正常固结土和超固结土地基中的热力响应.结果表明,热量在桩周土层中的扩散程度随着与热交换管(热源)距离的增大而减小;土层的超固结状态影响土层中孔隙水压力的产生与消散,相比于正常固结土,超固结土层中孔压消散速率更慢;桩周软土在升温后的竖向变形首先表现为回弹,随后变成沉降,超固结土回弹明显,且随后的沉降量更小;桩身附加温度应力呈先增大后减小的趋势,超固结土下的桩身最大附加温度应力位置高于正常固结土,且升温产生的负摩阻力较小.静钻根植能源桩的承载特性与软土超固结状态密切相关,在工程设计中需要综合考虑以确保运行安全性.     

不同应力路径下超固结软黏土的永久变形特性

为了真实模拟软土路基在长期交通循环荷载作用下的沉降特性,通过部分排水条件下、不同应力路径下的正常固结及超固结温州饱和软黏土的循环三轴加载试验,对循环偏应力和循环围压耦合作用下饱和软黏土的永久轴向应变特性进行了研究,重点分析了超固结比及循环围压对饱和软黏土永久轴向应变的影响.研究结果表明:部分排水条件下,超固结土体相较于...     

寒区湿地软土地基固结沉降的预测

目的 推测寒区湿地公路软土地基固结沉降过程和最终沉降量,为类似地区的项目设计及施工提供参考.方法 对室内试验和现场监测数据,采用分级加载固结度理论,对软土地基固结沉降计算中随加载逐级改变计算参数并给出了计算通式.结果 根据试验路段监测结果,采用分阶段拟合,通过3种拟合方法比较,得出了适合预测寒区湿地软土地基固结沉降的曲线.采用分级加载固结度理论,逐级改变计算参数,使得计算结果与实测结果更加接近;在3种曲线拟合方法中,采用双曲线法分阶段拟合的结果与观测曲线最接近,而最终沉降量的预测各种方法得到比较一致的结果.结论 经验证逐级改变计算参数的计算方法是合理的,为工程项目施工及类似工程项目的设计提供参考依据.     

考虑有效应力的软土固结系数变化规律

在渗透系数与孔隙比以及有效应力和孔隙比的2类经验回归拟合关系的基础上,推导出固结系数和有效应力的表达式,通过算例和室内试验研究了不同固结应力软土压缩过程中固结系数的变化规律,同时提出考虑有效应力的软土固结系数三次多项式拟合回归方程.研究结果表明:随着有效应力的增加,考虑固结系数变化的软土地基固结速率,相对于太沙基固结理论预测的固结速率,会在一定程度上加快(压缩指数Cc与渗透指数Ck的比值Cc/Ck1)或减缓(Cc/Ck1)土体的固结,Cc/Ck=1时,与太沙基固结理论假设一致;采用统一的三次多项式拟合固结系数与有效应力的关系,达到了很好的拟合效果,此结果为数值分析中参数选取的准确性提供了保障,能较准确预估软土地基的变形速率.     

道路拓宽改造对邻近建筑地基变形影响分析与控制

针对道路拓宽改造引起邻近软土地基沉降时间长、不均匀沉降大且难以预测等问题,以某道路拓宽改造项目为工程背景,通过有限元分析、现场实测和理论计算研究邻近软土地基的沉降变形规律,提出一种附加荷载作用下软土地基变形的有限元分析预测方法.结果表明:出水池地基在不同监测点处沉降量变化较大,沉降不均匀;在同一监测点处,土层越浅,沉降速率越大,分层沉降量的最大值发生在压缩模量小的软土层中;考虑软土蠕变-固结耦合效应的数值分析结果与实测数据吻合较好,可用于预测软土地基工后沉降;采用一维固结理论沉降的计算结果与实测值相比偏大,因此,软土地基的沉降计算中考虑软土的蠕变效应是有必要的.     

道路拓宽改造对邻近建筑地基变形影响分析与控制

针对道路拓宽改造引起邻近软土地基沉降时间长、不均匀沉降大且难以预测等问题,以某道路拓宽改造项目为工程背景,通过有限元分析、现场实测和理论计算研究邻近软土地基的沉降变形规律,提出一种附加荷载作用下软土地基变形的有限元分析预测方法.结果表明:出水池地基在不同监测点处沉降量变化较大,沉降不均匀;在同一监测点处,土层越浅,沉降速率越大,分层沉降量的最大值发生在压缩模量小的软土层中;考虑软土蠕变-固结耦合效应的数值分析结果与实测数据吻合较好,可用于预测软土地基工后沉降;采用一维固结理论沉降的计算结果与实测值相比偏大,因此,软土地基的沉降计算中考虑软土的蠕变效应是有必要的.     

软土粗颗粒含量对杂填土与软土地基互嵌沉降影响的试验分析

为实现对杂填土与软土地基互嵌过程的实时沉降分析,探究软土粗颗粒含量变化对互嵌沉降和软土固结沉降的作用,借助自主研制的杂填土与软土互嵌试验仪,通过室内试验定量区分互嵌沉降和软土固结沉降,设计正交试验组对照分析2种粒径杂填土颗粒(5、10 mm)与5种粗颗粒含量软土(0、3%、6%、9%、12%)在一定荷载下的沉降发展规律,总结总沉降、互嵌沉降、软土固结沉降的最终沉降量和瞬时沉降量的差异。试验结果表明：软土中存在粗颗粒时,总沉降和互嵌沉降在各阶段均较无粗颗粒情况下增长量更大且发展更快,在粗颗粒含量6%时总沉降和互嵌沉降有极大值,粗颗粒含量对软土固结沉降的影响并不明显。     

浅谈软土压缩过程中影响固结系数的因素

软土强度低、压缩性高、透水性差,变形很大,而且往往持续很长时间。在工程中,控制软土地基的变形,了解变形与时间的关系,对设计、施工都非常有利。目前在实际工程中,计算变形与时间的关系大多数都是基于太沙基固结理论,其中土的固结系数Cv=k(1+e0)/γwmv,并假定土的参数在压缩过程中是不变的,但是大量的试验结果表明:在固结过程中,渗透系数k和压缩系数mv呈递减趋势,因此固结系数Cv也是变化的。大量的试验研究表明固结系数Cv随着有效应力水平的变化而变化。因此在计算建筑物沉降时,应当将固结系数看成随应力、渗透系数等因素变化的量。所以如何选择合适的固结系数,成为了预测变形速率的关键。     

成层软黏土地基一维电渗固结理论研究

针对成层软黏土地基电渗固结问题研究甚少。在Esrig一维固结理论的基础上,利用分层法结合差分法计算得出曲线模拟方程,并且建立了成层软黏土电渗固结理论,从而获得了孔压解析解,同时将双层软黏土的孔压值与在Esrig的固结理论下的各单层土的形成对比,得出了在距离阴极前半段内,成层土孔压变化趋势与第一层土相比偏慢,在距离阴极后半段内,成层土孔压变化趋势与第二层土相比偏快．最后通过分层法和平均法得出孔压的比较．进而得出了在工程实践中可以采用平均法来替代分层法的结论．     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。     

考虑次固结时循环荷载引起的软基沉降

为了控制在循环荷载作用下软基路堤的总沉降和工后沉降,采用能够综合考虑主、次固结沉降的Yin-Graham一维等效时间线模型和一维条件下软土“最终”沉降与应力路径无关的性质,获得在正弦循环荷载作用下路堤运行期间长期总沉降和工后沉降近似计算公式,建立路堤总沉降和工后沉降与回弹指数、压缩指数、蠕变系数、初始有效应力、路堤承受的静荷载幅值和动荷载幅值之间的关系,除上述影响因素外,工后沉降还与运行期开始时路堤下软基的总有效应力有关.利用沉降公式计算具体工程软基路堤运行期结束时的长期总沉降量,计算误差小于0.275％.     

一维粘弹性固结理论的探讨

本文从土粒内部结构及软粘土地基受荷后固结的时间效应出发,简述了粘弹性流变模型及粘弹性固结理论的适用性,推导了粘弹性固结问题计算公式,评述了计算所用粘弹性参量测定的方法及存在问题。将某工程的粘弹性理论、太沙基理论的计算沉降值与实际沉降观测值进行了比较后认为,粘弹性固结理论比太沙基固结理论较为接近实际。     

沉积作用及应力历史对自重应力和沉降的影响

土体的沉积作用和应力历史会影响土体自重应力的确定,也会影响地基最终沉降量的确定。鉴于e-lnp比e-lgp坐标图能更方便、精确地描述线性问题,根据e-lnp坐标图推导沉积作用对成层土、正常固结土、超固结土的自重应力与沉降影响的计算式。用该计算式对昆明滇池国际会展中心部分深厚软土地基的自重应力和最终沉降量进行计算,并用计算结果和不考虑沉积作用及应力历史影响的计算结果进行对比分析,结果表明,沉积作用对深厚软粘土自重应力和最终沉降量计算值的影响非常显著,并且土体厚度越厚、上覆荷载越大,其影响越明显。     

真空井点降水联合加固软土地基的试验

为了在实际工程中有效应用加固软土地基,在松花江漫滩地区进行了真空井点降水联合方法试验研究.采用太沙基有效应力原理并结合观测得到的数据,对真空井点降水联合预压加固软土地基的机理及加固有效深度、有效应力的变化问题进行了理论分析.试验结果表明:砂井中的孔隙水压力下降速度较快,土体中的孔隙水压力下降则缓慢.地下水位的降低程度对真空降水预压方法加固效果有很大影响,"水封"作用不利于土体固结.通过真空预压和降水预压,不仅提高地基的固结速度和固结程度,且能提高边坡和地基的稳定性.在松花江沿岸地区或类似工程场地条件下应用真空降水预压方法加固地基是合理有效的.     

考虑软黏土流变效应的静压桩长期承载力计算方法

针对软黏土流变效应引起土体的体积压密,使其强度随时间逐渐提高,从而软黏土中的静压桩在桩周超孔隙水压力消散后承载力仍持续增长的问题,在考虑静压桩的沉桩效应和桩周土初始固结的基础上,采用双曲线型函数描述桩侧和桩端的荷载传递特性,结合荷载传递法推导承载条件下桩周土的应力状态.在此基础上,根据流变模型和桩周土体的受力状态,采用...     

不同初始状态软黏土在主应力轴耦合旋转下的孔压及3维变形规律

土体在受波浪、地震及交通荷载等荷载作用时,其相应的应力状态较为复杂,因此,在实际工程中偏应力和主应力轴方位角同时变化的情况普遍存在.目前,关于这种应力条件下原状软黏土的物理力学特性的研究尚处于起步阶段.主应力轴耦合旋转是指在主应力轴方向旋转的同时,偏应力不断增大,平均主应力、中主应力系数均保持不变.为研究主应力轴耦合旋...     

Initial excess pore water pressures induced by tunnelling in soft ground

Tunnelling-induced long-term consolidation settlement attracts a great interest of engineering practice. The distribution and magnitude of tunnelling-induced initial excess pore water pressure have significant effects on the long-term consolidation settlement. A simple and reliable method for predicting the tunnel-induced initial excess pore water pressure calculation in soft clay is proposed. This method is based on the theory of elasticity and SKEMPTON's excess pore water pressure theory. Compared with the previously published field measurements and the finite-element modelling results, it is found that the suggested initial excess pore water pressure theory is in a good agreement with the measurements and the FE results. A series of parametric analyses are also carried out to investigate the influences of different factors on the distribution and magnitude of the initial excess pore water pressure in soft ground.