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。     

不同卸荷等级下软土的试验研究

采用改装后的常规三轴仪对武汉地区具有代表性的软土进行了不同卸荷等级的固结排水蠕变试验。试验表明：软土在卸荷条件下的破坏比在加荷条件下的破坏更为剧烈;当卸荷等级较小时,蠕变呈衰减稳定状态,当卸荷等级增大到一定值时,蠕变出现衰减稳定和等速蠕变两个阶段,当卸荷等级较大时,应变急剧增加,土样很快就发生破坏,即加速蠕变阶段;软土破坏的过程本质上是一个塑性破坏的过程,其微观结构的变化过程本身也是一个不可逆的过程。     

软土变形时效特性的试验研究

软土变形的重要特征为具有时效性,这将导致软土工程的工后沉降。根据实际工程需要,采用原状土样和扰动土样对软土变形机理进行了一系列室内试验,包括软土的应力–应变特性、固结效应、次固结特性、蠕变特性等。通过试验成果系统分析可得:(1)初始固结度对应力–应变关系的影响;(2)次固结系数与固结压力的关系以及应力历史对次固结系数的影响;(3)次固结系数与压缩指数的关系;(4)排水蠕变和不排水蠕变的变形特征;(5)蠕变变形的影响因素和降低蠕变效应的技术路径等。研究结果表明:软土变形的时效性产生于固结特性和蠕变特性的耦合效应,土体的变形过程实际是固结和蠕变共同作用的过程,任一时刻两种变形在总变形中所占比例取决于多种因素,其中最重要的是应力水平和排水条件。     

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。     

江苏海相软土压缩特性试验研究

对原状江苏海相软土样进行一维压缩和蠕变试验研究。试验数据表明,江苏海相软土的初始压缩指数Cc和次压缩指数Cα与天然含水率和孔隙比具有一定相关性,尽管初始压缩指数Cc和次压缩指数Cα不是常数,Cc和Cα与垂向压力大小有关,Cc和Cα在统计意义上又有相关性,且Cα/Cc接近常数,基于Cα/Cc比值可预测次固结变形,理论预测结果与实测结果基本一致。     

软土卸荷时土体强度变化试验研究

以试验为基础 ,探讨了软土地区基坑开挖坑底被动区土体处于卸荷状态时 ,其强度变化的特征及范围 ,结果对分析基坑稳定、变形及确定坑底被动区土体加固范围等具有参考价值。     

不同卸荷应力路径下砂岩时滞变形破坏特征研究

地下工程中高地应力赋存环境下的脆硬性岩体在开挖卸荷过程中极易发生时滞型岩爆。通过开展不同卸荷应力路径下考虑围压卸荷速率及卸荷量影响的砂岩三轴时滞变形破坏试验及细观检测分析，探讨不同影响因素作用下的的砂岩时滞变形破坏特征。研究结果表明：不同卸荷应力路径下，时滞变形段总时间均随围压卸荷速率v₃先增大后减小，而随围压卸荷比V_σ则呈现持续减小的趋势，但升轴压卸围压条件下时滞变形段总时间显著大于恒轴压卸围压，结合试样宏观破坏特征可知，升轴压卸围压应力路径下试样时滞变形破坏程度更高。此外，利用SEM+EDS进行断面特征定量分析表明，不同影响因素作用下的断面矿物颗粒特征与时滞变形段总时间密切相关；最后，结合重整化群理论，建立基于logistics函数的分阶段损伤本构模型，并计算验证模型的合理性。研究结果对于时滞型岩爆的孕育机制研究具有一定的指导意义。     

南京河西地区软土卸荷状态下的强度特性研究

以大量的室内抗剪强度试验为基础,分析了南京河西地区软土深基坑开挖时,坑底被动区土体在卸荷条件下的抗剪强度变化规律。通过研究分析表明：坑底被动区土体在卸荷状态下的抗剪强度指标和加荷状态下差别明显,有一定的残留强度;土体卸荷时抗剪强度受卸荷比的影响明显;随着卸荷滞留时间的延长,初期土体抗剪强度损失明显,后期逐渐不显著。最后...     

考虑成孔卸荷特性现场试验研究

基于现场开展的科研成孔测试试验，针对常州高架某工程现场由常规和旋挖机两种成孔机械所成桩孔的成孔性状进行分析对比，通过对灌注桩现场实测的孔径随时间变化关系数据的系统整理与统计，探讨研究了成孔卸荷后不同土层（尤其是砂土层）孔壁的侧向变形特征及孔径随时间的变化规律，为理论模型建立和进一步研究提供依据。     

上海地区软土旁压加卸载变形特性试验研究

软土具有强度低、压缩性高的特点,在不同应力状态、应力路径下其变形呈现明显不同的非线性特征,研究软土的原位变形特性对各类地下工程土体变形的控制具有重要意义.通过对上海地区不同深度土体进行原位旁压加卸载试验,从加载及卸载两个维度对原位土体的变形特性进行描述.通过旁压加载试验结合室内小应变三轴试验,获取了土体剪切模量G随剪应...     

真空预压地基卸荷变形特性试验研究

为认识真空预压地基在真空压力卸载中的变形特性,对原状软黏土土样进行了常规三轴仪等向压缩与膨胀试验以及CKC三轴仪压缩膨胀试验,以模拟真空预压地基中各种应力状态下的土体单元在卸除真空压力这种球形压力后的变形特征。研究结果表明,真空压力卸载过程中地基土体既产生弹性的体积膨胀,因偏应力的存在,土体还产生剪切变形,在真空联合堆载预压中,堆载产生的较大偏应力将导致真空压力卸载时地基回弹很小,甚至地基继续沉降。真空压力卸载时,地基的沉降效果是土体膨胀变形和土体的剪切变形的叠加。     

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。     

软土变形的时间效应及在工程分析中的应用

结合有限元计算软件Plaxis，确定了该软土在流变模型SSC（Soft Soil Creep）中的数值计算参数，并以此计算了揭普软土地基上某基坑工程的变形量，与实测值比较吻合，说明采用流变模型分析软土工程的合理性与必要性。     

三轴循环加卸载条件下砂性土变形特性研究

利用基于局部变形数字图像测量的三轴试验系统和可提供循环加卸载的试验机,设计了砂性材料的三轴循环加卸载试验,研究了砂性散体材料在不同状态下的轴向、径向和体积变形特性以及泊松比的变化。加载体胀和卸载体缩是砂性材料颗粒结构性的具体表现,在多次加卸载循环后,颗粒的滑移、滚动和破碎等结构性变形最终完全消除,结构变形达到稳定状态。泊松比的变化与试样的体积变形密切相关,从体积变化趋势中可以分析出泊松比的变化范围。     

露天矿软弱基底排土场卸荷变形机制试验研究

为系统研究软弱基底排土场的卸荷变形机制,以大孤山铁矿粉质黏土基底排土场为研究背景,采用底摩擦试验方法对比分析天然(坚硬基底)、饱和(软弱基底)2种工况下排土场的变形破坏过程,采用散斑分析和测点追踪软件获取排土场位移分布特征和演化规律。试验结果表明:(1)饱和基底排土场稳定性明显低于天然基底排土场。(2)天然基底排土场变形破坏形态呈现滑塌→牵引→推移态势,排土场由低级向高级边坡依次滑移。(3)饱和基底排土场卸荷变形模式主要受软弱基底控制。排土场前后部分之间的不均匀卸荷沉降导致边坡循环出现下沉→开裂→滑移,直至软弱基底上覆边坡全部滑移失稳。(4)天然基底排土场裂隙由不均匀水平变形产生,为张拉裂隙;饱和基底排土场裂隙由不均匀卸荷沉降产生,为错动裂隙。(5)软弱基底排土场建议采用动力固结、钻孔注浆等措施进行基底加固,同时建议构筑完善的疏排水系统减小基底土体软化。研究成果可为类似软弱基底排土场卸荷变形的研究与治理提供借鉴。     

大面积加卸载对软土地铁隧道的影响

选择HSS(Hardening Soil Small-Strain Model)本构,建立二维平面应变模型,进行既有软土地铁隧道上地表大面积加卸载情况下土体固结分析。研究结果显示:①大面积加载会增大衬砌结构的变形,并进而导致衬砌结构出现病害;②渗漏水会增大衬砌结构的内力;③回填土应及时卸除;④卸载后土体回弹,但有一部分变形无法得到恢复,回填土厚度越大,无法恢复的沉降越大;⑤在衬砌结构损伤的情况下,水平大直径卸载后无法恢复,最终表现为增长,根据曲线形态将沉降过程分为5个阶段。结合工程实例,对监测数据进行分析,验证上述结论。     

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。