基坑开挖软土流变特性的试验研究

考虑基坑开挖土体卸载的应力特点。在室内利用三轴仪模拟这一应力路径，对基坑中软土的流变特性进行了试验研究，推导了蠕变方程。总结出了此种情况下土的流变特点．     

海相软土三轴流变试验研究

采用应力控制式三轴流变仪对连云港海相软土进行试验,根据分级加载的方法,记录时间和土体的变形量、孔隙压力值,得到土体的应力-应变-时间关系曲线,从软土流变性质上分析解决软土地基工程事故,对海相软土的地基处理、海相软土地区高速公路和房屋建筑的设计施工有着重要的理论意义和工程指导意义.     

软土流变特性试验研究

根据室内三轴流变试验的结果,研究了北京地区粉质粘土的流变特性。结果表明,该类软土具有较明显的变形时效性及其在不同应力水平下的蠕变特性。通过分析蠕变曲线的规律,选择了广义开尔文五单元理论模型和时间硬化经验蠕变公式来描述软土的流变特性,并达到了良好的精度,建立了适合北京地区典型软土的流变理论模型和经验模型。     

软土试样力学指标的扰动损伤评价

为研究钻探取样、运输及试样制备等环节对软土力学指标的扰动影响,开展了以下研究工作:首先,基于土的损伤评价理论,假设饱和软土粘聚力与结构强度成正比关系,提出损伤变量计算公式及其应用方法;然后以福州沿海软土为例,通过一系列固结试验及三轴试验,获得扰动土样及重塑土样的强度指标、压缩性指标,利用图解法推求得原位土的压缩性指标和结构强度,并藉此计算得到扰动土样损伤变量,进而对软土试样的扰动损伤进行量化分析和评价,主要结论如下:饱和软土的内摩擦角几乎不受扰动损伤影响,上述理论假设及依此建立的公式成立;对采用薄壁取土器取样,运输搬运环节采取了必要的保护措施,且严格按规范操作的试样,其损伤变量达２０％以上,土样的压缩性增大约１０％,粘聚力、结构强度、地基承载力下降１０％左右;土样的宏观力学指标弱化不太显著,由此产生的工程设计计算结果偏差尚可接受;倘若取样、运输搬运及试验操作环节不够严谨,则试样的损伤影响必将相应放大,值得重视.     

考虑软土流变和损伤的比奥固结有限元分析

软土的变形受到流变性和结构性这两种基本特性的双重影响,计算分析中应予以同时考虑。本文基于已有的软土流变模型,提出了一种可以同时考虑这两种特性影响的软土粘弹塑性损伤本构模型,并能定量的描述原状土结构性逐步破损过程和反映施工预处理引起的初始损伤对于土体后期变形的影响。将该模型耦合Biot固结理论,导出了有限元求解方程并介绍了求解方法,编制了相应的有限元程序。结合工程实例,采用本文模型和不考虑软土流变及损伤影响的双屈服面模型分别对路基变形进行对比计算分析,验证了模型的合理性,揭示了软土地基考虑流变性及其结构性损伤在固结变形中的综合作用。     

软土的等效时间线剪切流变模型

为反映软土剪切流变的非线性特性,建立剪切流变模型,修正了Singh-Mitchell提出的指数型剪切蠕变经验公式,使之适用于低修正应力水平工况.根据黏塑性剪应变-耗散剪应力-等效时间之间的关系方程推导出黏塑性剪应变速率与剪应力和黏塑性剪应变之间的函数表达式.把该表达式和剪切弹性模型相结合,建立了剪切弹黏塑性模型.以此模型为基础,不但获得了有效围压恒定时单级和多级荷载作用下的剪切流变解析解,而且还获得了有效围压和剪应力均随时间变化时的剪切流变积分解答.结果表明,流变模型能够较好地定量模拟三轴固结排水试验中多级加载作用下的剪切蠕变发展过程,合理地反映剪应变随修正应力水平(或剪应力)、有效围压和持续时间等影响因素变化的流变规律.     

粉砂质泥岩的三轴蠕变试验研究

为了揭示分布于北天山中西部的志留系上统紫红色粉砂质泥岩的蠕变特性,为拟建于此的某深埋越岭特长隧洞的设计、施工,以及长期稳定问题评价提供依据,通过钻孔取样进行了三轴蠕变试验研究。试验在5台岩石三轴蠕变试验机上进行,围压分别为0、5、10、20、30 MPa。试验取得以下主要成果：1）揭示了这类黏土岩的蠕变特性可用西原模型加以描述,并由此建立了蠕变本构方程;2）采用曲线求参法求解了各流变参数;3）采用叠加原理与等时曲线法获得了岩石的长期强度;4）各蠕变参数随围压的升高而增大,长期强度较瞬时强度降低的幅度亦随围     

考虑非线性流变的一维修正UH模型

考虑到饱和黏性土流变的非线性特点,假定次固结系数是时间对数的双曲线函数,提出一种修正的次固结计算式,并基于这种思想修正统一硬化(UH)本构模型. 为验证修正UH本构模型的有效性,以河南某地重塑黏性土为例,进行一维单面排水流变固结试验. 结果表明,在按Cassagrande方法确定的主固结完成时,土样中仍有一定的孔隙水压力有待消散. 应用修正UH本构模型对不同荷载等级下试验结果进行的模拟表明,该模型能够较好地拟合试验结果. 最后,为进一步验证修正UH模型的适用性,又对文献中的一些固结试验结果进行模拟.     

应变速率对天津海积软土力学性能的影响

采用WF应力路径三轴仪,对天津滨海海积软土进行了不同围压、不同应变速率的三轴固结不排水剪切试验（CU）,分析了不同应变速率对海积软土试样的应力一应变关系、有效应力及试样破坏形态的影响．结果表明：CU试验应力一应变关系呈硬化特征,剪应力峰值随着应变速率的增大而增大,而孔压变化值则随着应变速率的增大而逐渐减小;不同应变速率的有效应力路径在相同固结压力下基本一致,因而正常固结黏土的有效应力路径具有唯一性;同时,应变速率对总应力强度有所影响,总应力的内摩擦角随着应变速率的增大而增大．     

软土地层盾构掘进土体稳定性模型试验研究

针对软土地层盾构掘进周围土体稳定性问题,自主研制了TJ-TBM2015多功能微型隧道掘进试验平台,通过改变外壳直径以模拟地层损失,采用动力控制系统,微型隧道掘进机可以实现盾构隧道的连续动态机械开挖。基于试验平台进行了地表无超载、地表有局部超载和隧道临近穿越群桩基础3种工况的盾构隧道掘进试验,通过传感器监测不同工况掘进过程中地表沉降变形和隧道周围土体的应力变化,研究土体的稳定性特征,并进行横向对比分析。结果表明,隧道开挖引起的土体应力重分布主要发生在隧道中心1倍直径范围内;局部超载对土体稳定性影响有限,但超载会造成其所在位置附近地表沉降增大;群桩基础对地层起到了一定的加固和隔离作用。     

Rheological characteristics of soft rock structural surface

There are two mechanisms of the coarse surface asperity resistance effect and rubbing resistance effect in the course of the soft rock structural surface creep,of which the former plays a dominant role in hindering the deformation in the starting creep phase,so that the structural surface creep usually displays the strong surface roughness effect,and so does the latter when the asperities in the coarse surface were fractured by shearing.Under the low stress condition,there are only two phases of the decelerating creep and the constant creep for the soft rock structural surface,and as the stress increases and overcomes the rubbing resistance,the accelerating creep failure of the structural surface will happen suddenly.Therefore,a multiple rheological model,which combines the nonlinear NEWTON body(NN) of a certain mass and the empirical plastic body(EM) with the classical SAINT VENANT body,NEWTON body,KELVIN body and HOOKE body,could be used to comprehensively describe the creep characteristics of the soft rock structural surface.Its mechanical parameter values will vary owing to the different surface roughness of the structural surface.The parameters of GH,GK and ηL are positively linearly correlative to the surface roughness.The surface roughness and m are negative exponential function correlation.The long-term strength τS is positively correlative to the surface roughness.     

Coupled model of consolidation and creep for consolidation test

For most soft soil,the consolidation process and the creep process were coupled and the character of settlement time curve was obtained by the consolidation test at the same time.A simple and continuous function was presented to express the whole process of consolidation including immediate settlement stage,the primary consolidation stage and the secondary consolidation stage.And the features of the continuous function were analyzed.The results of the long-term(duration to 18 months) consolidation test on clays from the Chek Lap Kok formation proved the rightness of the method.In the end,the parameter meanings of the continuous function were discussed.     

线性流变固结模型参数的回归反演分析法

提出了一种精度高、应用方便的线性流变固结模型参数非线性拟合方法。利用大型数据处理软件ori-gin7.5自定义函数二次开发功能,依据已有流变固结解析理论编制了相应的自定义拟合函数,并对5组萧山软土一维流变固结试验数据进行了回归分析,得到了三元件和四元件流变固结模型的参数,并分析了其变化规律。采用所得参数,利用解析理论计算了试样的沉降和超静孔压,并将理论计算所得沉降和孔压曲线与试验实测曲线进行了对比。结果表明:提出的拟合方法非常有效,拟合所得萧山软土线性流变模型参数有一定的规律,且按所得参数进行理论计算的沉降值与实测值非常吻合。     

淤泥质土-砂混合软土的固结压缩试验研究

结合井睦高速公路工程中的山涧淤泥质土-砂混合软土,通过控制含砂量与含水率对该混合土做一系列固结压缩试验,目的是研究含砂量与含水率对该混合软土压缩性的影响.试验研究表明:淤泥质土-砂混合土的压缩模量与含砂量成正相关关系,与含水率成负相关关系;在界限含砂量区间(50%~70%)内,抗压缩性明显提高,压缩模量增大,压缩系数减小;增加含砂量,压缩系数随之减小,增加含水率,压缩系数逐渐增大.     

波浪循环荷载作用下滨海软土水平向动力特性试验研究

为研究海上风电桩基在波浪荷载作用下,产生水平向循环荷载对桩基周围土体动力特性的影响,以唐山地区滨海软土为研究对象,通过室内动三轴试验,研究不同围压、动应力幅值和振动次数条件下对软土水平向动力特性的影响。结果表明:软土水平向动强度随围压增加而增加,随振动次数增加而减小;动应力幅值增大,破坏振次减小;水平向动应变ε_d随振动次数增加变大,且动应力幅值越大,增速越明显,变化规律遵循Monismith模型;动应力幅值改变时,软土水平向动模量变化明显,当围压减小,动弹性模量减小;曹妃甸软土水平向间具有明显的结构性,不同围压条件下,随动应力幅值增加动阻尼比均表现增大趋势。     

固结条件下上海软土微观特征研究

为探讨上海软土固结过程中微结构变化机理,运用高分辨率场发射扫描电镜对上海第四层软土单轴固结过程中不同固结压力水平下的土样进行试验。结果表明:固结加载初期,随着固结压力的增大,软土孔隙比显著下降,土体密实度增大;平均形状系数初期显著增大,孔隙圆滑程度明显上升;孔隙概率熵显著下降,孔隙排列的定向性及有序性增强。固结加载后期,土的微观结构参数随固结压力的变化逐渐趋于平缓。在固结压力的作用下,孔隙的尺度、形态、排列等微观特征显著改变,且微观结构参数能较好地反应宏观力学性能。