天津滨海软土固结-蠕变特性及微观结构分析

本文以天津滨海软土为研究对象,运用室内试验、微观分析等手段,并采用宏微观结合的方法对结构性软土的蠕变特性进行了研究。试验结果表明:天津滨海软土蠕变特性显著,且蠕变有明显的非线性特征;通过对原状土和重塑土的蠕变试验结果曲线对比分析,表明软土的结构对其蠕变特性具有显著影响;原状土体疏松的片架结构、颗粒的边—面接触以及发育的孔隙是土体具有显著蠕变特性的内在原因,蠕变稳定后土体结构密实程度提高,稳定性增强,颗粒聚合,大孔隙减少,小孔隙增多,孔隙逐渐均匀化。     

深圳海相沉积软土蠕变特性的试验研究

为探求近代海洋沉积相软土的蠕变规律,对深圳海相沉积软土开展一维压缩蠕变试验和不同固结压力作用下的三轴固结不排水蠕变试验。试验表明,近海沉积相软土蠕变的非线性特性显著,非线性特征通过应力水平的增大而逐渐显露;由于一维压缩蠕变试验中环刀的侧限作用,试样没有发生快速蠕变破坏现象;次固结系数随着固结压力的增大会出现峰值,且峰值...     

预压作用下软土固结蠕变及微观结构试验研究

为了揭示预压荷载作用下软土路基工后沉降的机理,开展了室内模拟真空、堆载以及真空—堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及微观结构试验。分析了在三种不同的预压作用下土体固结蠕变性状的不同和微观结构的变化机理。结果表明:在三种不同的预压荷载作用下,固结过程中,是真空—堆载联合预压条件下土体的沉降量最大,其次是堆载预压,最小的是真空预压。蠕变过程的沉降量是堆载预压的最大,其次是联合预压,最小的是真空预压。预压荷载作用下土体的固结和蠕变具有耦合效应;微观结构参数的变化受预压加载方式的影响。微观结构参数的变化率与宏观物性参数的变化率有相似的性质。     

滨海软土蠕变特性及蠕变模型

如何合理地描述滨海软土的蠕变规律对软土地基工程是十分重要。三轴蠕变试验研究表明，滨海相沉积的软土具有非线性蠕变的特性，双曲线型更适合其应力-应变关系。修改了Singh-Mitchell模型的应力-应变关系，建议了滨海软土的应力-应变-时间关系。所提出的蠕变模型具有参数少、适用性较强的特点。     

软土蠕变特性试验研究

针对广州南沙原状软土进行了一系列室内试验研究,包括三轴压缩试验、三轴蠕变试验和一维固结试验,系统地探讨了软土的蠕变变形特性。结果表明:软土的蠕变特性与多种因素有关,包括土体的初始固结度、土层排水条件、加荷比等;次固结系数与固结压力的关系取决于土体的先期固结压力和试验中的加荷比。     

天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。     

软土蠕变及结构特性试验研究

弄清软土蠕变性质的内在机理,对于实际工程的围海、围湖造地具有实质性意义。文章以南京市建邺区双闸街道住宅楼项目的地下软土为研究对象,通过固结及直剪试验,采用不同等级的荷载及加载方式对软土的蠕变特性进行研究,发现对于不同应力等级下软土试样的蠕变量不同,在低应力的加载等级下,试样的蠕变量仅4%,而在高应力的加载等级下蠕变量会随之增大,达到将近20%,表明该地软土具备结构性效应。在预压加载的方式下,所使用的荷载等级越高最终产生的蠕变变形量就越低,表明加大土体的固结程度可减少土体的蠕变量,进而降低蠕变所带来的影响。对于不同的加载方式,应力越大,次固结系数会在一定区间内随之增大,但超过该区间后便会降低,且次固结系数与加荷比即预压的荷载等级均有关。     

基于软土固结蠕变试验非线性蠕变函数及参数分析

基于室内一维固结蠕变试验建立了反映软土非线性流变特性的蠕变函数，分析了参考时间的特性，并提出确定参考时间的数学方法。通过确定的参考时间线性拟合出另外两个蠕变参数，并对参数进行分析。大量的试验证明，实测结果与本文提出蠕变函数的理论预测值较为符合。证明了本文提出蠕变函数的合理性。     

考虑结构状态扰动的天然黏土一维压缩模型

为了探索结构性黏土的一维压缩特性模拟方法,广泛调查研究了中国12种典型的结构性黏土的一维压缩试验,分析比较了这些黏土的原状土样和重塑土样的一维压缩试验结果,通过引入“结构比”变量并建立其破坏规律,提出了一个简单的可以描述结构性黏土一维压缩特性的模拟方法,并利用扰动状态概念推广此方法至扰动状态模型。最后,应用此模型模拟了结构性黏土的一维压缩实验,验证了此模拟方法的适用性。     

COx黏土岩三轴压缩蠕变特性及速率阈值试验研究

 黏土岩具有低渗性和自我裂缝修复能力等优点,被用于高放废物地质处置的候选基岩。出于高放废物处置库的长期性及高安全性要求,研究黏土岩的蠕变破坏特征显得极其重要。通过一系列黏土岩的单级三轴压缩蠕变试验,获得Callovo-Oxfordian(COx)黏土岩较为精确的蠕变速率阈值范围。试验结果表明,发生蠕变破坏的蠕变速率阈值与黏土岩的湿度及所处围压等因素有关。总体上,当轴向蠕变速率低于2.5 µε/h,该类黏土岩很难发生蠕变破坏;但若高于58 µε/h,则黏土岩极易发生加速蠕变破坏;而处于两者之间的速率值,目前试验尚无明确结论。该阈值可用于在稳定蠕变阶段判断黏土岩是否会出现加速蠕变破坏。     

Temperature-controlled triaxial compression/creep test device for thermodynamic properties of soft sedimentary rock and corresponding theoretical prediction

In deep geological disposal of high-level nuclear waste,one of the most important subjects is to estimate long-term stability and strength of host rock under high temperature conditions caused by radioactive decay of the waste.In this paper,some experimental researches on the thermo-mechanical characteristics of soft sedimentary rock have been presented.For this reason,a new temperature-controlled triaxial compression and creep test device,operated automatically by a computer-controlled system,whose control software has been developed by the authors,was developed to conduct the thermo-mechanical tests in different thermal loading paths,including an isothermal path.The new device is proved to be able to conduct typical thermo-mechanical element tests for soft rock.The test device and the related testing method were introduced in detail.Finally,some test results have been simulated with a thermo-elasto-viscoplastic model that was also developed by the authors.     

上海黏土一维压缩特性的试验研究

虽然上海黏土的压缩特性已得到了广泛研究,但是关于上海黏土的压缩特性特别是其长期压缩特性与国际上其他天然黏土的比较相对较少。采用取自上海浦西某基坑不同深度的原状土样进行一系列常规及长达70 d的长期一维压缩试验。主要目的是为了研究上海黏土的压缩特性尤其是其次压缩特性,并与国际上其他典型黏土进行比较。试验结果表明：上海黏土的压缩指数C_c相对较小,分布在0.43～0.50的范围之内。研究发现固结压力小于或接近前期固结压力时,次压缩系数C_??基本不变,然而当固结压力大于前期固结压力时,次压缩系数C_??随时间急剧减小。与其他典型黏土相比,上海黏土的C_??/C_c值略大于无机质黏土及粉土的下限值。按照Mesri (1973)提出的以次压缩系数为基础的土体划分标准,可以将上海黏土划分为低至中等次压缩性土体。     

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%。     

Investigation on relations between grain crushing amount and void ratio change of granular materials in one-dimensional compression and creep tests

Grain crushing plays an important role in one-dimensional (1D) compression and creep behaviors of granular materials under high stress. It is clear that the macro-properties of granular materials are closely related to the micro-fracture properties of grains in 1D compression and creep tests. In this paper, a series of 1D compression and creep tests were performed on Ottawa sand to investigate the deformation and grain crushing properties of granular materials, and it shows that the void ratio is correlated to the grain crushing amount (the quantity of crushed grains) for granular materials subjected to grain crushing. The test results, combining with the existing test data related to grain crushing of granular materials, were used to verify the relation. Moreover, the implications of these relations on the yield of granular material, and the equivalent effect of stress and time in changing soil fabric are presented.     

原位十字板试验评价上海软黏土灵敏性的可靠性

详细分析了上海某工程勘察数据以及相关文献资料,发现FVT试验得到的灵敏度要明显小于UCT试验结果,因而会不同程度地低估上海地区各软黏土层的灵敏度。进一步研究表明,十字板重塑方式(而不是手工重塑)是造成FVT试验得到重塑土强度过高因而灵敏度偏低的主要原因,而这两种试验采用的试验方法以及原位应力对灵敏度测试结果的影响并不大。这种现象应引起工程界的重视以便正确评价我国沿海地区广泛分布的海相沉积软黏土的结构性和灵敏性。     

超载卸荷后再压缩软土的次压缩特征及变形计算

采用软土重塑试样进行了超载卸荷后再压缩过程的一维压缩试验。试验表明:超载卸荷后软土的再压缩过程较原压缩过程的主固结时间大大缩短,次固结系数在较长的时间内和时间无关,随再加荷压力的增大而增大,随着预固结压力的增大而减小,次固结系数和超载比之间具有规则的对应关系,可以用双曲线简化模型模拟;根据次固结系数双曲线模型建立的次压缩变形计算公式,既反应了软土本身性质的影响,也反应了预固结压力和再加荷压力的影响。工程算例数据和工程实测的工后沉降数据表明,使用改进的次压缩变形计算公式得到的结果,较之采用传统次压缩变形计算方法具有更高的可靠性,采用传统的次压缩变形公式计算再压缩软土的次压缩变形会产生较大的正偏差。     

深圳软土变形特性与工后沉降

根据软基处理工程实测资料研究深圳软土的固结变形特性 ,给出了深圳粘土卸载后的次固结系数的计算式。结合一系列次固结试验提出了卸除超载后软基在永久荷载下的工后沉降的分析方法。结果表明 ,对于深圳软土 ,室内试验得到的固结系数和压缩指数与实测推算的相关指标是相近的。超载预压通过减小次固结系数和推迟次固结发生时间来减少一定时间内软基的次固结沉降     

滨海软黏土加速蠕变特性试验研究

为了研究滨海软黏土加速蠕变特性,采用典型的滨海相软黏土进行室内蠕变和加速蠕变试验,研究不同围压、加荷比、振动频率、动应力比对软黏土蠕变特性的影响,并通过对比得出了不同试验条件下滨海软黏土的加速蠕变的变化规律。试验结果表明:滨海软黏土具有非线性应力–应变关系的流变特性,其蠕变试验曲线呈衰减型,蠕变变形大部分应变量发生在蠕变前期,变形随时间增长趋于一个定值;静载作用下,围压越大初始蠕变速率越大。初始加荷压力一致,加荷比越大破坏应力越小。循环动荷载作用下,应变在动荷载阶段变化缓慢,而动荷载结束后进入稳定阶段后应变发生突变,急剧变大最后趋于稳定;此外在不同振动频率和动应力比下试样承受荷载等级不同,均存在一个临界安全荷载,超过这个临界值试样会发生蠕变破坏现象。