冲填土卸荷回弹变形离心模型试验研究

 针对冲填土地区的卸荷变形问题，运用离心模型试验，对冲填土的卸荷变形进行分析研究。试验结果表明：冲填土的平均回弹量与加载大小呈线性关系，与加载时间呈双曲线关系；冲填土的卸荷回弹存在临界卸荷比，临界卸荷比分别为0.4和0.9。当卸荷比小于0.4时，孔隙比的变化量很小，随着卸荷比的增加，孔隙比变化增大；当卸荷比增加到0.6时，孔隙比呈线性增加；当卸荷比增加到0.9以后，孔隙比几乎不再增加。对试验数据进行分析，获得回弹孔隙比与卸荷比的关系式，利用该式可对卸荷过程中回弹变形进行预测。     

大型沉井终沉前底部土体回弹变形特性试验分析

为了准确描述大型沉井下沉到位前的回弹变形特征,对马鞍山长江大桥南锚沉井底部土体进行了6组压缩回弹的室内试验。借助于K_0试验仪,针对其卸载回弹再压缩的受力特征,分别对静止侧压力系数、回弹比率、回弹率、回弹模量与卸荷比R之间的关系进行回归分析,并与工程实测结果相对比。结果表明,当卸荷比大于极限卸荷比时,K_0值随卸荷比显著增大;当卸荷比大于0.8时,发生的回弹量约占总回弹变形量的60%;在相同卸荷比下,前期固结压力越大的土样,其对应的回弹率越大;随着卸荷比的增加,回弹模量则逐渐减小。对比结果显示,沉井内隔墙明显限制井底的回弹变形,沉井底部断面土体不能视作自由回弹。     

土样回弹及再压缩变形特征的试验研究

通过固结回弹试验对土体的回弹变形规律进行研究,提出回弹比率的概念,更为清晰地反映出了回弹变形随卸荷比变化的发展过程:当卸荷比小于0.4时,土样卸荷产生的回弹量不到总回弹量的10%;而当卸荷比在0.9～1.0之间时,土样卸荷产生的回弹量占到总回弹量的40%～60%。将原有的卸荷比—回弹模量分析方法中的R-Ec与R-lgEc方法相结合应用,得出土体回弹变形发展的3个阶段,为回弹变形的计算提供参考,同时通过对卸荷比—回弹模量关系曲线进行拟合分析,可得到在任一卸荷比下土体的回弹模量。试验结果表明:土体回弹率与固结压力、卸荷比密切相关,反映了土体回弹变形的基本特征;在土样的再压缩过程中,再压缩变形大于回弹变形。结合模型试验实测结果,对土样的再压缩变形进行了研究。     

循环荷载下平面变形超固结软土蠕变特征试验研究

采用原状试样试验研究平面变形超固结软土在循环荷载下的变形特征。研究表明,静力荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以固结变形为主要特征。循环荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以剪切变形为主要特征,超固结软土侧向变形小于正常固结软土。饱和软黏土试样在循环荷载作用初期孔隙水压力不显示波动特征,总体趋势为累计增大到峰值后连续下降,与静荷载作用下的孔压变化特征类似。循环荷载长时间作用后,孔隙压力呈现波动特征,波动峰值随时间逐渐减小,衰减过程与应力状态和应力历史有关。     

饱和软黏土渗透特性及对一维大变形固结影响

 通过室内渗压试验对广州南沙饱和软黏土在不同固结压力和不同渗透压力下的渗透特性进行系统研究,分析影响土体渗透性的各种加卸荷条件;归纳渗透系数与固结压力、渗透系数与孔隙比的经验关系;揭示了软黏土的渗透规律和渗透破坏特征。在试验成果分析基础上,根据大变形固结理论中以位移为控制变量的物质描述方程,进一步研究初始渗透系数对大变形固结的影响以及在软土地基大变形固结计算中考虑压缩系数和渗透系数的非线性的必要性和合理性。     

不同卸荷路径下软土变形特性试验研究

本文通过不同的试验方式对软土进行了不同卸荷路径下的变形特性试验研究。一维压缩回弹试验成果表明,软土的回弹变形随着预压荷载的增大而增大,但与卸荷过程中的卸荷比无关;土样再加荷时的压缩模量小于回弹模量而大于初始压缩模量;得到回弹孔隙比、回弹模量的计算公式,从而计算基坑开挖引起的回弹变形量。三轴卸荷蠕变试验成果表明不同的卸荷路径得到不同性质的蠕变变形;卸荷变形模量随应力路径、时间、荷载的变化而变化。     

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。     

软黏土地基离心模型分层预压与机载联合制备方法

制备软黏土地基的离心模型既是试验的前提和基础,同时也是技术难点。提出一种基于常规重力条件下分层预固结与离心机固结相结合的饱和软黏土离心模型的制备方法,详细阐述分层固结法的原理及步骤,分析固结过程中孔隙水压力及竖向位移的变化,并与压缩量的理论计算结果进行对比。结果表明：对于分层预压固结,在施加每一级荷载作用时,可将沉降速率0.2 mm/h以及超静孔隙水压力消散速率0.2 kPa/h作为软黏土模型固结稳定的条件;对于离心机固结,当离心加速度达到目标值5 h后,模型达到固结稳定状态,可将超静孔隙水压力消散达2 kPa/h且地表竖向沉降量达0.15 mm/h作为软黏土模型的离心固结的稳定条件。研究成果和试验步骤可供今后软黏土离心振动台试验的模型制备提供方法参考和技术支撑,对于提高软黏土离心模型的制备精度具有一定的科学意义。     

黏土铺盖裂缝淤填固结的理论与试验研究

针对渗透力作用下黏土铺盖裂缝的淤填固结问题,对其固结机理进行阐述。在充分考虑了孔隙比与有效应力、孔隙比与渗透系数的非线性关系条件下,提出了以孔隙比为控制变量的大变形固结微分方程。通过渗透诱发固结试验确定微分方程中的待定系数,该系数综合反映了软黏土初始孔隙比、压缩性、渗透性等随时空变化的影响。采用数值方法求解微分方程,得出了孔隙比在固结过程中随时空的变化规律。采用模型试验模拟了淤填黏土的固结过程并对数值计算结果进行了验证。选择渗漏问题严重的水库进行了现场试验。     

从不同土的室内压缩回弹试验分析基坑开挖回弹变形的特征

采用卸荷比—回弹模量分析法对砂土、粘性土、淤泥及淤泥质土的回弹变形研究发现,不同性质的土卸荷影响深度亦不同:砂土的卸荷影响深度要小于粘性土的卸荷影响深度,而黏性土的卸荷影响深度又比淤泥及淤泥质土卸荷影响深度小;则在相同开挖条件下,在工程中计算回弹变形量时考虑基底以下土性的不同而引起的计算深度上的差异是更为准确;在相同固结压力下,淤泥及淤泥质土土样的最终回弹量大于同条件下粘性土最终回弹量,砂土的最终回弹量最小。回弹变形随时间的发展与固结压力、卸荷比、土的性质密切相关,同时土性的不同在回弹变形随时间的发展上又存在明显的差异。     

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K_0固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明:初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。     

武汉软土的卸荷应力—应变归一化特性研究

因土体卸荷引起的工程问题与一般土工加载问题表现的特性明显不同,目前对土的卸荷应力—应变归一化特性研究并不深入。开展不同固结压力与卸荷比的K0固结剪切试验,探究卸荷条件下软土的变形规律,重点研究卸荷条件下软土的应力—应变归一化特性。结果表明,武汉软土卸荷变形特性与卸荷应力路径以及卸荷比关系密切,其应力—应变关系成双曲线关系,具有较高的非线性与归一化特性,这也使得应用邓肯—张模型去描述土的卸荷特性成为可能,该研究对于改进工程设计计算具有重要意义。     

循环荷载下老黏土的动力特性试验研究

本文利用GDS动态循环三轴仪施加竖向循环荷载对武汉地区具有代表性的老黏土进行试验研究,主要分析了老黏土在模拟地铁振动荷载作用下的动力特性。通过对孔隙水压力变化和残余应变发展曲线的分析,探讨了下不同固结比、动应力比、卸荷比等因素对老黏土动力特性的影响,并综合各因素总结出老黏土的动力响应规律;通过与软粘土和淤泥质土的已有研究成果进行对比分析与讨论,提出了合适老黏土的孔隙水压力发展模型及残余应变经验公式。本文的研究对地下工程设计中认识老黏土的物理力学特性等具有一定意义。     

饱和软粘土的循环蠕变特性

本文介绍对上海淤泥质饱和粘土在长期循环荷载作用下的变形特性的试验研究结果。考虑到土的各向异性性质,在三轴试验中,在K0固结条件下把土试样恢复到天然的K0应力状态,然后进行排水及不排水单向循环加载蠕变试验。从试验结果可以观察到一些重要的现象:(1)当循环轴向应力小于初始固结压力的50%时,饱和粘土的循环蠕变可分成三个阶段;(2)循环应变可分成不可逆的累积应变与可逆应变两部分,可逆应变的大小与循环应力幅值近似成线性关系;(3)孔压增长较为滞后,不排水试样孔压增长稳定时其值约为应力幅值50%,而排水试样的残余孔压约为应力幅值的20%。     

动力排水固结法处理软土地基孔压和变形问题研究

通过动力排水固结法处理饱和软粘土地基现场试验测试数据。寻求动荷载作用下饱和软粘土的孔压和变形的发展规律。发现同一深度土体超静孔隙水压力的消散与变形具有一致性关系。对动力排水固结法加固淤泥类软土地基的作用机理研究和工程实践具有指导意义。     

侧向卸荷条件下软土典型力学特性试验研究

 针对侧向卸荷条件下软土变形、强度、蠕变等典型力学特性,选取珠三角洲相沉积的典型灰黑色淤泥质软土进行室内三轴试验研究。试验结果表明：侧向卸荷条件下的应力–应变规律呈应变硬化现象,可采用平均应力进行归一;土样在侧向卸荷条件下进行不排水剪切时会产生负的孔隙水压力,使得有效应力强度反而低于总应力强度,与轴向加荷条件下的强度规律不同;侧向卸荷条件下的初始卸荷模量小于轴向加荷条件下的初始卸荷模量,与平均固结压力呈线性关系;任一时间的卸荷变形模量仍可表示为切线模量,并可通过试验成果推导得出;侧向卸荷条件下软土蠕变变形比轴向加载显著,即使在偏应力不大时仍占总变形的较大比例;应变率随时间的下降呈较好的双对数线性关系,可以建立考虑剪应力水平对初始应变率影响的线性经验公式来估算某级荷载下应变率随时间的发展。     

Numerical simulation and sensitivity analyses of full-scale test embankment with reinforced lightweight geomaterials on soft Bangkok clay

A full-scale test embankment was constructed on soft Bangkok clay using rubber tire chip–sand mixture as a lightweight geomaterial reinforced with geogrid under working stress conditions. The facing of the embankment was made of segmental concrete blocks with rock filled gabion boxes as the facing to the sloping sides. This paper attempts to simulate the behavior of the full-scale test embankment using PLAXIS finite element 2D program by means of undrained analysis in the construction stage and thereafter consolidation analysis was performed during the service stage. The settlement predictions of the soft clay foundation mostly depended on the assumed thickness of the weathered crust and the OCR values of the soft clay layer. The predicted excess pore water pressures were sensitive to the OCR values of the soft clay layer. The lateral wall movements were overpredicted by the analysis due to the partially drained consolidation process at the early stage of the construction. The FEM computed geogrid movements were smaller than the observed field data due to the use of lightweight tire chips-sand backfill. The maximum tension line agreed reasonably well with the coherent gravity bilinear failure plane. The sensitivity analyses of settlements, excess pore water pressures, lateral wall movements, geogrid movements and tensions in geogrid were performed by varying the weathered crust thickness, the OCR values of soft clay, the permeability values of the soft clay and the interface coefficient of the geogrid. The settlements and the excess pore water pressures changed significantly when the OCR and the permeability values of soft clay were varied. The interface coefficient of the geogrid reinforcements affected the lateral wall movements, geogrid movements and tensions in the geogrids. The higher interface coefficient yielded less wall/geogrid movement and resulted in higher tensions in geogrids as expected. The results of analyses show that the FEM analysis using 2D plane strain conditions provided satisfactory predictions for the field performance.     

三轴CD试验稳定控制标准讨论

针对目前在进行三轴CD试验时对土体固结稳定的判断没有统一标准的问题,利用试验手段,选用工程中常见的粘性土通过GDS三轴试验系统进行了三轴CD试验,试验过程中分别采集土样在不同荷载下的孔压和位移数据,并分析其随时间的变化规律,进而对实现三轴试验稳定控制的孔压、时间、位移等3种判断标准进行了讨论,在总结3种判断标准优缺点的基础上,提出了相对位移控制标准,即根据某级荷载下某段时间内的位移量对此级荷载下总位移量的贡献程度来决定试验的进度,该方法相对其它稳定判断标准更具科学性。