合肥膨胀土轴向卸荷回弹变形的试验研究

为研究轴向卸荷路径下的土体回弹变形特性以及初始含水率和蒙脱石粉含量等指标的影响,以合肥膨胀土为研究对象,开展了一系列的室内一维压缩回弹试验。试验结果表明:卸荷时合肥膨胀土样的e-p曲线具有明显的先缓后陡特征;每级卸荷量越大,膨胀土产生的回弹变形量也就越大;与其他土质相比,合肥膨胀土的一维压缩回弹变形偏低;最大轴向荷载、卸荷比等指标与回弹变形指标之间具有良好的拟合函数关系;相同卸荷比条件下,试样回弹变形量随初始含水率增高而相应增大;当初始含水率较低时,试样的非饱和吸力会抑制土样的回弹变形;蒙脱石粉含量与试样的一维压缩回弹变形之间具有很好的正相关性。这表明膨胀土的胀缩性会影响到膨胀土基坑坑底土体产生的回弹变形量。     

不同加卸载路径下灵敏性粉土的变形特性

山西汾河中游一级阶地的施工中发现,饱和粉土地基受扰动后会产生很大的附加沉降,且迟迟不能稳定,表现出灵敏性。基于一维固结蠕变试验研究不同的加卸载路径对灵敏性粉土变形特性的影响,结果表明：加卸载路径和加卸荷比是影响压缩曲线的重要因素;压缩曲线在出现转折时对应的应力为结构屈服应力;加荷比越大,同级荷载下沉降值、固结系数、次固结系数和主固结比都会增大,同时其压缩曲线越趋近于线性,特征转折点消失,但加荷比越大,可大大减少工期;预压荷载的大小和卸荷比都会影响灵敏性粉土的回弹量,预压荷载大于结构屈服应力时,卸荷比越大,回弹量越大,因此需要采取分级卸载方法减小回弹量,保证预压效果;目标荷载小于结构屈服应力时,超载预压法降低工后沉降效果显著。     

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。     

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。     

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。     

地基回弹变形计算若干问题探讨#br#

《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)规定采用分层总和法计算地基回弹变形,并给出计算公式。回弹模量的选取和回弹变形计算深度的确定直接影响到计算精度,但是实际应用时很难准确得到计算需要的回弹模量和回弹变形计算深度。通过对不同地区、不同土性的土样的回弹试验结果进行分析发现：土在完全卸荷时的回弹模量Ec0与初始卸荷应力p近似呈线性关系;不同初始卸荷应力下,土的Ec/Ec0-R曲线可以采用对数曲线进行拟合。根据这些规律,提出回弹模量确定方法,按照该方法可得到同一土层不同初始卸荷应力p、不同卸荷比R对应的回弹模量Ec,并对土的回弹试验方法和数量提出建议。此方法解决了采用地基规范方法计算回弹变形时的回弹模量取值的问题。回弹变形计算深度的确定可以采用地基规范规定的应变比方法。对于基底以下土层较均匀时,提出可采用应力比的方法确定回弹变形计算深度,采用卸荷比R为0.4作为确定回弹变形计算深度的标准,提出均质土地基回弹变形计算深度系数表。通过算例证明：对于均质土地基,采用该方法确定的地基回弹变形计算深度与应变比方法得到的计算深度基本一致。     

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。     

地基回弹变形计算若干问题探讨

《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)规定采用分层总和法计算地基回弹变形,并给出计算公式。回弹模量的选取和回弹变形计算深度的确定直接影响到计算精度,但是实际应用时很难准确得到计算需要的回弹模量和回弹变形计算深度。通过对不同地区、不同土性的土样的回弹试验结果进行分析发现:土在完全卸荷时的回弹模量E_(c0)与初始卸荷应力p近似呈线性关系;不同初始卸荷应力下,土的E_c/E_(c0)-R曲线可以采用对数曲线进行拟合。根据这些规律,提出回弹模量确定方法,按照该方法可得到同一土层不同初始卸荷应力p、不同卸荷比R对应的回弹模量E_c,并对土的回弹试验方法和数量提出建议。此方法解决了采用地基规范方法计算回弹变形时的回弹模量取值的问题。回弹变形计算深度的确定可以采用地基规范规定的应变比方法。对于基底以下土层较均匀时,提出可采用应力比的方法确定回弹变形计算深度,采用卸荷比R为0.4作为确定回弹变形计算深度的标准,提出均质土地基回弹变形计算深度系数表。通过算例证明:对于均质土地基,采用该方法确定的地基回弹变形计算深度与应变比方法得到的计算深度基本一致。     

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。     

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。     

基坑回弹时间效应的试验研究

软土基坑开挖时,坑底土体的隆起存在明显的时间效应。利用三轴流变试验仪,模拟基坑开挖时坑底土体的应力路径,进行卸载流变试验,并提出一个五元件模型对试验结果进行模拟。模拟结果显示,拟合曲线与试验曲线基本吻合,该模型可作为淤泥质黏土在卸载条件下的流变学模型,对基坑隆起变形的预测有指导意义。     

基坑回弹时间效应的试验研究

 软土基坑开挖时，坑底土体的隆起存在明显的时间效应。利用三轴流变试验仪，模拟基坑开挖时坑底土体的应力路径，进行卸载流变试验，并提出一个五元件模型对试验结果进行模拟。模拟结果显示，拟合曲线与试验曲线基本吻合，该模型可作为淤泥质黏土在卸载条件下的流变学模型，对基坑隆起变形的预测有指导意义。     

基于K_0固结排水卸荷应力路径试验粉土应力–变形特性研究

针对开挖土体复杂卸荷应力路径,按不同初始应力状态和卸荷应力比,对南水北调南干渠粉质黏土开展了K_0固结排水卸荷应力路径试验。试样首先在不同围压条件下K_0固结稳定,然后根据不同的轴向应力和径向应力卸荷比,进行卸荷试验,以模拟实际土体开挖过程中的应力路径。试验结果表明土体的应力应变特性与应力路径密切相关:不同卸荷应力比条件下,试样可能为压缩,先伸长再压缩或者为伸长变形;卸荷应力路径下压缩和伸长应力比临界值与初始固结状态和土性相关;相同平均应力增量条件下,卸荷应力比越小,试样体积膨胀绝对值越大;土体强度参数受加荷方式和应力路径影响不大。试验结果和常规三轴试验有显著区别,需要发展能够描述卸荷应力路径下的土体本构模型,对开挖土体开展符合工程实际的应力变形分析。     

深基坑坑底地基的回弹应力与回弹变形

某长条形地铁车站深基坑,基坑开挖深度15m,通过设置数个分层回弹磁环,测得回弹变形沿坑底深度方向的分布规律;通过固结回弹试验建立回弹模量与卸荷比关系,得到回弹模量沿坑底深度方向的分布规律;结合以上两种成果,并考虑坑底土承受侧向净土压力的伸长作用,得到回弹应力沿深度方向的分布规律:作用在坑底的反向荷载相当于挖去土的自重,因受坑底土有效自重应力的抵消作用,回弹应力沿深度方向呈线性衰减,坑底土的"残余应力"可以认为就是坑底回弹影响范围内的有效自重应力。用上述确定回弹应力的方法计算另一个新近案例的回弹变形,与实测结果比较接近。     

软土的卸荷模量

软土的室内应力路径试验研究表明，软土的卸荷模量不仅取决于土的物理性质，而且还和所经历的应力路径密切相关。本文根据大量的应力路径试验，特别是模拟基坑开挖和软土隧道施工过程中的应力路径，研究了上海地区的几种典型软土的卸荷变形模量与应力路径的关系表达式。对基坑开挖及支护结构设计计算、软土隧道施工研究及其它需要准确确定软土的卸荷模量的岩土工程问题的研究均有较大的实用价值