结构性对昆明泥炭质土层压缩特性影响的试验

为了研究昆明泥炭质土结构性对其压缩特性的影响,对取自于埋深16.5~17.0 m的原状土样与扰动土样进行了一维压缩试验.结果表明:采用作图法求得原状土样的前期固结压力为91~105 k Pa,超固结比为0.71~0.82,土体处于欠固结状态,而扰动土样的固结屈服压力仅为60~72k Pa,表明泥炭质土具有较强的结构性;由于受到土体结构性的影响,固结压力较小时,原状土样的压缩指数小于扰动土样,随着固结压力增加,原状土样结构破坏,其压缩指数逐渐增大,并超过扰动土样;随着荷载的增大,压缩量急剧增加,原状土样、扰动土样所对应的各级固结系数均呈减小趋势;昆明泥炭质土的次固结系数为0.071~0.101,而次压缩系数为2.00%~2.85%,属于高次压缩性或很高次压缩性土体.     

反复循环荷载下考虑上覆土体压力软土次固结变形试验研究

采用不同原状软土,取循环荷载卸载时试样最小应力为原状软土上覆土体压力,进行反复循环荷载下的一维固结试验,研究软土的次固结变形特性。研究结果表明:在荷载循环过程中,初始最大预压荷载越大,软土次固结系数C_a越小;次固结系数随循环次数增大减小明显,当循环次数达20次以上时,减小逐步变缓;循环荷载越大,软土的次固结系数越大且减小越迅速。经35次循环荷载后,再加载时次固结系数C_a随再加荷载p_1增大而增大,且C_a与lgp_1呈线性关系;最大预压荷载越大、维持时间越长,再加载时次固结系数C_a越小。     

循环荷载下结构性黏土的动力特性试验研究

天然沉积黏土大多具有结构性,我国沿海地区广泛分布着深厚的软黏土层,沿海地区的机场、高速公路、地铁等大型交通工程都建在软黏土地基上。天然软黏土由于结构性表现出与重塑土不同的工程性状,通过开展湛江原状黏土和重塑黏土的循环三轴试验,对循环荷载作用下湛江黏土的动变形、动强度和动孔压特性进行系统性的试验研究。结果表明,结构性黏土在循环荷载作用具有脆性破坏特征,固结压力增长造成的土体结构破坏对天然黏土动力特性的影响较大,随着固结压力增大,原状黏土的动力变形特性逐渐趋于重塑土,原状土和重塑土在不同围压下的动强度曲线差异性十分明显,且结构性某种程度上抑制了原状土的动孔压发展。     

闽南地区水泥土工程特性实验

为研究闽南地区常见土体制作的水泥土的工程特性,将淤泥、粉质黏土和粉砂分别与一定量的水泥浆混合制备水泥土试样,测定水泥土重度、强度、压缩模量、应力-应变及渗透系数。结果表明:三种土体制备的水泥土重度比原状土提高1%～7%,水泥土搅拌桩形成的复合地基不会对下部土体产生过大的附加应力和附加沉降。当水泥掺量由5%增大至20%时,淤泥、粉质黏土和粉砂制备的水泥土强度依次增大,增大幅度为原状土的1～2倍;水泥弹性模量也增大,与水泥掺量近似指数关系;渗透系数减小。当荷载较小时,水泥土应力-应变近似直线关系,当荷载超过了极限强度时,水泥土进入塑性变形阶段,破坏时存在残余应变。水泥土龄期由28 d增至60 d,其强度增长12%～36%。该研究为水泥土工程提供了基础数据。     

太湖第四纪沉积区土体荷载响应的效应综合特征

土的微结构对土的力学行为机制起着至关重要的作用,对太湖第四纪沉积区典型软土进行单向压缩试验,利用扫描电子显微镜(SEM)所得的照片研究软土在不同固结压力条件下的微结构大小、形状、定向性等微结构参数,分析其变化规律.研究表明,随着固结压力的增加,结构单元体不断变大,集合体的形状在垂直于压力的方向变长,结构单元体的定向性有所提高但不显著;孔隙分布分维呈下降趋势并逐步稳定.采用电镜扫描仪(SEM)对在复杂应力路径作用下剪切前后的黏土样进行微观观察,并从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3个方面分析宏观试验原状软黏土归一化抗剪强度各向异性的微观本质.阐述了淤泥类软土的微观结构对其工程性质的重要影响.从泥炭的微观结构分析入手研究了泥炭的性质及特点(包括含水性质、强度性质、固结及次固结性质).讨论了海积软土在固结、剪切作用下微观结构的变化,阐述了海积软土力学行为的本质.通过室内一维固结蠕变试验系统研究分析了次固结系数与固结压力、时间及压缩指数的关,揭示了太湖第四纪沉积区软土的次固结特性.利用扫描电镜试验( SEM)和X射线能谱仪对软黏土中常见的微量元素进行测定,计算其相对百分比并分析了该土的矿物成分和微观结构组成.实验结果表明,该黏土主要以高岭石、埃洛石(伊利石)、水云母(蒙脱石)为主(其中硅为其主要成分,局部的矿物组成有稍许不同).     

重塑上海软土的压缩特性试验

对上海第4层淤泥质软土重塑试样,进行等向压缩试验、K0试验及单向压缩试验.分析不同试验条件下压缩指数和膨胀指数的关系,给出不同试验条件下压缩指数Cc的大小.对8次等向压缩 回弹试验结果进行了分析,比较了膨胀指数Cs的大小.通过对2次K0试验结果的分析,给出重塑上海软土在加载-卸载-再加载过程中,K0随σv的变化规律及K0与OCR(超固结比)的关系.讨论在3种不同试验条件下,卸载过程中膨胀指数Cs与OCR的关系.通过室内试验对压缩性参数的确定,为进一步建立重塑上海软土的本构模型提供了基础.     

两种K0固结土样的强度比及其各向异性

K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.     

压缩过程中天然沉积土应力灵敏度的变化规律

为了描述压缩过程中天然沉积土应力灵敏度随固结压力的变化规律,基于耦合应力灵敏度的概念和Liu-Cater模型的建模思路,将Liu-Cater模型引入应力灵敏度评价体系中,建立了应力灵敏度变化模型.将已有文献中天然沉积土原状样与重塑样的一维压缩试验实测结果与应力灵敏度变化模型预测结果相比较,以验证所提模型的适用性.结果表明:应力灵敏度变化模型预测结果与试验实测结果均具有良好的一致性;应力灵敏度在固结屈服压力时处于最大值,之后随固结压力的增大而逐渐减小至1;应力灵敏度衰减指数的大小主要决定于土的种类及土结构性的特征,软黏土的应力灵敏度衰减指数通常大于硬黏土;土结构性破坏越剧烈,应力灵敏度衰减指数越高.     

人工冻土融沉特性试验研究

为促进人工冻结技术在城市地下工程中的推广应用,利用自制的冻胀融沉试验装置,对南京地区典型土质进行了融沉特性室内试验.结果表明:并非所有含水土体都产生融沉.只有当土体含水率超过起始融沉含水率后才会融沉.土体融沉系数随含水率增大而增大.且淤泥质黏土、粉质黏土融沉系数随含水率增大而分段线性增大.对于非饱和土,融沉系数与干密度变化规律中存在一个临界干密度,临界千密度对应土体最小的融沉系敷.开敞型冻融时,融沉系数随温度升高而增大,封闭型冻融时,融沉系数随温度升高而减小.粉砂相对于淤泥质黏土和粉质黏土属于非冻胀融沉敏感土.     

软黏土次固结系数影响因素试验研究

为探究沿海地区深厚软黏土次固结沉降问题,对杨林船闸原状淤泥质土进行6组常规一维固结试验.得到孔隙比随时间变化曲线、孔隙比随固结压力变化曲线、次固结系数随固结压力变化曲线.结果表明:原状样的次固结系数随固结压力的增加先变大后变小,随着加荷比的变大而变大;预压处理可以有效地降低次固结系数,且当固结压力较小时预压对降低次固结系数的效果尤为明显.     

软土次固结系数与压力的关系

通过正常固结软黏土室内分级加载次固结试验,得出了荷载对次固结特性有较明显影响,次固结系数与压力存在一定关系的结论.对于室内试验结果,采用修正的双曲线模型拟合了正常固结状态下土的次固结系数与压力之间的定量关系,从而提出了正常固结土次固结沉降量计算的一种修正方法,并以实际工程某一断面的次固结沉降计算为例,将该修正方法与其他几种计算方法进行了对比分析.结果表明,正常固结土次固结沉降计算须考虑压力对次固结沉降的影响.     

尺寸效应对吹填软土固结特性影响的试验研究

利用改装后的固结仪,针对天津地区真空预压处理后的吹填软土,开展了一系列固结特性试验研究,着重研究了试样尺寸对吹填软土固结特性的影响.结果表明,不同尺寸试样的e-lg,p曲线均表现为结构较完整、结构破坏、趋于重塑土3个阶段;在同一等级荷载作用下,稳定应变随着试样高度的增加而线性减小;固结系数和次固结系数均随荷载先增大后减小,最后趋于稳定,固结系数的峰值随着试样尺寸的增大而减小,次固结系数的峰值则相反.基于试验结果建立了一维应变预测模型,模型考虑了尺寸效应,具有参数少、易确定的优点.     

振动频率对饱和黏土动力特性的影响

为了了解振动频率对饱和黏土动力特性的影响,针对天津临港工业区典型黏土做了一系列原状土与重塑土的动力试验.结果表明,随着频率的增加,原状土变形曲线由破坏型向发展型再向渐稳型过渡,重塑土变形曲线多为直线型.对4种动变形曲线定义了不同的破坏标准,发现随着振动频率的增加,软黏土动强度的变化趋势为先提高,之后增长幅度减小.频率越低,原状土的孔压升高越快;但振动频率对于重塑土孔压发展影响较小,原状土的界限孔压比低于重塑土.振动频率越低,原状土的动弹性模量软化指数下降得越快,并最终稳定在界限软化指数;不同振动频率下,重塑土软化指数的发展较为一致.     

杭州湾淤泥质粉质黏土排水蠕变试验及元件蠕变模型

为研究滨海地区软黏土的蠕变特性,选取杭州湾淤泥质粉质黏土,开展了一系列100～400 kPa围压的三轴固结排水蠕变试验,分析了不同偏应力状态下的蠕变规律.采用Merchant模型与Burgers模型对土样的蠕变行为进行预测分析,并将预测结果与蠕变试验结果进行对比.结果表明,在不同围压作用下,淤泥质粉质黏土主固结变形比均高于蠕变变形比.随着偏应力的增加,蠕变变形比呈指数函数衰减.相同条件下,蠕变变形模量为主固结变形模量的0.63～0.78倍,地勘压缩模量的0.92倍.Merchant模型与Burgers模型中的参数均受围压和偏应力影响,且后者预测得到的杭州湾淤泥质粉质黏土蠕变行为较前者更接近试验结果.     

填埋场固化污泥工程特性变化研究

深圳机场北污泥填埋场将作为机场扩建场地,其填埋的固化污泥将作为地基使用。对填埋场固化污泥进行了岩土工程特性研究,包括有机质含量、含水率、初始孔隙比、界限含水率、颗粒级配、微观结构、压缩固结特性以及抗剪强度等。结果表明:固化污泥的有机质含量、含水率、孔隙比都随着埋深的增加而减小,其中填埋后有机质含量的变化与污泥的降解程度有关,是含水率及孔隙比变化的内在原因;污泥的液、塑限高,液性指数大于1,表观状态却呈现固体状态;固化污泥是多孔隙介质,结构性较差;固化污泥是高压缩性和欠固结土,其固结系数基本与常规淤泥相近,且随固结压力的增加而显著增大,呈现典型的大变形固结特性;固化污泥原状土和重塑土的抗剪强度均随着埋深的增加而增加,其中,随着埋深的增加,原状土的抗剪强度从13.8 kPa增加至23.7 kPa,重塑土的抗剪强度从13.0 kPa增加至14.3 kPa,这与污泥结构强弱密切相关。     

基于土结构性的软土流变试验研究

对福州软土进行原状土和重塑土流变对比试验,从微观角度分析了结构性软土的流变机理,并对其次固结系数的变化作了研究.     

深圳湾海相淤泥的压缩特性研究

海相淤泥压缩特性的研究对于其地基处理沉降准确预估具有重要的实践意义。通过对深圳湾吹填淤泥与海相原状淤泥压缩曲线特征分析,对其压缩特性进行了对比研究,结果表明:1)吹填淤泥的e-P曲线不同于海相原状淤泥,压缩过程分为扰动压缩、弹性压缩、塑性压缩三个阶段,第一阶段压缩系数比海相原状淤泥大一倍以上;2)吹填淤泥的e-lgP曲线转折点对应的固结压力为结构强度,将曲线分为两近似直线;3)由吹填淤泥压缩曲线特征得到的地基沉降简化计算方法,无需事先确定先期固结压力,使用方便且简洁。     

结构性扰动土一维固结行为的定量分析

基于软土结构性分析,提出一个扰动度的概念,建立扰动度与再压缩指数、压缩指数、次固结系数和表观前期固结压力等土工参数之间的定量关系,并将此关系用于结构性软土一维弹粘塑性固结分析中,说明压缩曲线各段对固结过程不同阶段的影响,以及在沉降预测中,室内试验的土工参数校正和考虑粘滞性效应的重要性.     

上海地区软土次固结系数的变化特征及影响因素

预测软土地基次固结沉降,取上海祁连山南路地铁站地层土样进行三轴压缩固结试验,分析次固结系数的变化特征并探究各个影响因素对次固结系数的影响,主要对不同土性指标、不同载荷条件次固结系数变化特征进行试验研究.结果表明:次固结系数会随着土性指标的变化而变化,其影响力不会随载荷的变化而减弱,表明土性指标对次固结系数影响起主导作用;次固结系数也会随载荷条件的变化而变化,但这种影响与土层所在的位置有关,对于深部土层以及压缩性较低的土层这种影响可以忽略不计,载荷因素对次固结系数影响起辅助作用.     

基于双对数压缩模型的真空预压非线性固结解

考虑真空荷载实际边界条件,引入对土体压缩曲线线性化的双对数坐标,建立了真空预压砂井地基非线性固结近似解答;利用模型试验结果验证了解答的可靠性,并分析了真空度衰减和土性参数对固结性状的影响.研究结果表明,考虑了真空荷载衰减及双对数坐标的解答计算得到的土体沉降、超静孔压与实测值最为接近.对于超固结土而言,基于变形计算的固结度随着压缩指数与渗透指数比值的增大而减小,随着真空荷载衰减系数的减小而减小;当压缩指数与渗透指数比值大于1时,正常固结状态中基于孔压计算的固结度随真空荷载衰减系数的减小而增大.随着压缩指数与回弹指数比值的增大,地基超静孔压消散速率也随之增加,沉降速率在超固结状态时随之减缓,在正常固结状态时则随之加快,土体由超固结状态进入正常固结状态的时间随之变长.