上海软黏土结构屈服特性的试验研究

结构性与各向异性是天然沉积软黏土的两个重要特性。为研究其结构屈服特征,对上海软黏土进行了一系列相关试验,包括灵敏度试验、一维固结试验、K0固结试验、三轴排水应力路径试验。灵敏度试验研究表明,天然沉积上海软黏土在结构破坏前后的不排水抗剪强度存在明显差异,灵敏度为4.86,属高灵敏性土。一维压缩试验结果表明,原状上海软黏土在结构屈服前后压缩特性存在明显的差别,具有结构性土所特有的分段特征。不同应力路径下三轴排水剪切试验表明,上海软黏土具有显著的塑性各向异性,其初始屈服面在p'-q平面上呈倾斜的椭圆形状,但其对称轴略低于K0线。     

考虑固结路径影响的天然沉积土不排水剪切试验研究

针对传统等向固结剪切试验不能反映实际工程中的非等向变形和强度特性的局限,采用GDS应力路径三轴试验仪,对天然沉积结构性软黏土进行了不同固结条件下的不排水剪切试验,探讨不同应力路径对天然沉积土不排水剪切特性的影响.结果表明:相同的平均有效固结应力下土体偏压固结后剪切阶段应力-应变关系曲线的峰值强度大于等向固结的峰值强度;固结过程偏应力的存在提高了土体的总应力强度指标,当控制固结压力终值的剪应力相同时,偏压固结的强度包线相对于等向固结将平行上移;等向固结下当固结压力大于结构屈服压力时,有效应力路径与屈服面具有相似性,剪切屈服破坏后有效应力路径沿着临界状态线下滑;偏应力固结后剪切过程中有效应力路径的走向相对于等向固结发生了向右偏转.     

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.     

浙东南海相沉积土各向异性参数测定

通过对浙东南地区原状黏性土样按沉积面三种不同倾角切土样,进行常规三轴固结排水剪切试验,得到该黏土在三维应力状态下应力应变变化规律,及横观各向同性土层的力学参数。试验结果表明:该黏土具有各向异性特征,0°方向切土得到初始切线模量最大,90°方向次之,45°方向最小且试样沿着该沉积面发生剪切滑移。     

常速率应变固结试验和常规固结试验对比分析

软黏土的固结变形特性是各类工程建筑基础设计及沉降计算的重要依据。针对连云港和淮安软黏土进行常速率应变固结试验和常规固结试验,结果表明:常速率应变固结试验能够大大缩短固结试验时间;固结屈服压力和固结系数会随着应变速率的增加而增加;当应变速率较小时,常速率应变固结试验和常规固结试验的固结屈服压力和固结系数具有较好的一致性,当应变速率较大时,由于试验过程中产生的孔隙水压力较大,常速率应变固结试验求得的试验结果比常规固结试验的偏大,因此应变速率是常速率应变固结试验的重要参数。     

考虑土结构性影响的改进EVP压缩模型

针对原有弹粘塑性(EVP)压缩模型的局限性,建立了一种考虑土结构性影响的改进EVP压缩模型,且在建模时考虑了天然沉积结构性土半对数压缩曲线的非线性特征以及蠕变随应力水平和时间的变化性状.引用了Ariake黏土在轴向应变为常速率以及不同阶段改变速率时的一维压缩试验结果,将其与改进EVP模型的计算结果进行对比分析.结果表明,该模型能够较好地描述天然沉积土的应力-应变关系对速率的依赖性,且计算结果与试验结果基本吻合.与原有的EVP模型相比,改进的EVP压缩模型采用了双对数坐标,能够反映天然沉积结构性土半对数压缩曲线典型的倒S特征.模型中引入了与应力水平和时间相关的蠕变参数,反映出天然沉积结构性土的蠕变速率随应力水平和时间的发展呈非线性递减的蠕变变形规律.     

天然沉积结构性土的EOP压缩特性

通过对天然沉积原状土和重塑土进行不同排水距离的固结试验,研究了重塑土和原状土的EOP压缩性状,明确了两者性状不同的原因.对于天然沉积结构性土,当固结压力小于结构屈服压力时,土结构性抵抗了土体的变形趋势,蠕动变形甚微,排水路径对其主固结应变量影响不大;当土体处于临界屈服状态时,土结构性丧失,大孔隙坍塌,蠕动变形速率骤增,外加应力引起固结作用而产生的EOP变形量将由于土体较大的蠕交作用而对排水路径产生较大的依赖性,随着固结压力的增大,依赖性逐渐减弱.对于重塑土,排水路径和应力水平对EOP性状的影响规律与原状土屈服后的性状一致,但是由于其EOP压缩曲线位于原状土的下方,相同有效应力下具有较小的孔隙骨架,排水路径和应力水平对EOP性状的影响程度较原状土小.     

应力历史对软黏土蠕变特性的影响

在采用一维蠕变试验探讨应力历史对软黏土蠕变特性影响的基础上,利用有限元法对一维蠕变试验进行数值模拟,并分析不同计算参数对计算结果的影响.试验结果表明:软黏土的应力历史影响其蠕变特性,随着超固结比的增加,软黏土的固结系数增大,而次固结系数减小;应变速率随着超固结比的增加而减小,在双对数坐标系下次固结阶段的应变速率与时间近似呈线性分布,其斜率随超固结比增加而减小,正常固结土的斜率大约为1.0.数值模拟结果与试验结果的对比表明,软土蠕变SSC模型可以较好地模拟软黏土的一维蠕变特性.     

盾构施工扰动土体强度及变形特性试验研究

依托无锡地铁1号线盾构区间开挖工程,利用先进的GDS应力路径三轴仪,根据盾构施工周边不同区域内土体的扰动特点,开展了一系列不同应力路径下原状软黏土固结不排水三轴试验,并对其土体强度和变形特性进行了详细分析.研究表明:不同应力路径下土体强度不同,加载应力路径下的强度大于卸载应力路径下的强度;压缩应力路径土体屈服时其应变比拉伸应力路径大,强度也较高.因此,在盾构施工中更需要关注卸载区域土体的安全.     

双对数压缩曲线在海积软土本构中的应用

利用天然沉积土在双对数坐标系中良好的双直线特性,对颗粒之间的胶结进行模拟,推导其对应的屈服面、流动准则和硬化准则,在弹塑性力学的理论框架中,建立一种可以与已广泛认可的重塑土本构模型配合使用的胶结模型用于计算模拟天然沉积土.并将计算结果与某地海积软土的三轴试验试验结果进行对比,体现了本模型在结构性软黏土计算上相对于传统本构模型的优越性.     

不同应力历史条件下软黏土强度时效特性

采用恒定剪切速率的室内试验,对经历不同应力历史的天然软黏土的不排水强度时效特性进行了研究,探讨了软黏土不排水强度的时效特性、有效应力路径、不同应力历史的影响和软黏土应变速率变化对不排水强度的影响规律和影响程度.为了消除土体各向异性对试验结果的影响,对同一土样采用了变剪切速率的试验方法.土样在剪切前,采用了不同应力路径进行固结.试验结果表明,在三轴压缩条件下,剪切速率每提高10倍,不排水抗剪强度平均提高9.7%;三轴拉伸条件下,剪切速率每提高10倍,不排水抗剪强度平均提高7.2%.     

考虑沉积环境影响的软土地基工程性质对比研究

为了研究软土不同沉积环境导致的工程性质的差异,选取了连盐高速公路连云港段和沪苏浙高速公路苏州段两个地区的典型软土,通过两个地区软土的总体指标和具体断面指标的分析,主要研究了软土的沉积环境、黏粒含量、矿物成分和p H值对软土工程性质的影响.研究结果表明:连云港海相软土是随着海平面的变化在碱性条件下逐渐沉积,物质主要来源于海洋沉积物,以黏粒为主,黏土矿物成分以伊蒙混层为主;与连云港海相软土不同,苏州冲湖积相软土是在中性或弱碱性条件下沉积,物质主要来源于茅山和天目山地区,以粉粒为主,黏土矿物成分以伊利石为主,含水量低于LY软土,无侧限抗压强度、灵敏度高于LY软土.     

软土地基震陷分析

根据饱和软粘土动三轴试验结果,将循环弱化参数引入等价线性模型。得到描述软土动力特性的循环弱化关系,进而给出一种修正的软化模量法。据此分析软基震陷,阐明软土循环弱化及其它因素对估算软基震陷的影响。     

基于修正剑桥模型的软黏土中沉桩过程#br# 欧拉-拉格朗日耦合模拟分析

摘要： 利用CEL(Coupled Eulerian Lagrangian)有限元大变形方法模拟了不排水条件下软黏土中沉桩施工对桩周土体的影响.利用有效应力的方法实现了修正剑桥(MCC)模型Vumat子程序中超孔压的计算,通过与室内土工试验(一维压缩试验和三轴试验)结果对比证明了子程序的可靠性.将修正剑桥模型的Vumat子程序嵌入到Abaqus/Explicit的CEL方法中用于软黏土中沉桩效应的模拟分析.对计算得到的桩周土体流动、水平位移、超孔压、水平应力的分析表明,所采用的考虑孔压的CEL数值分析方法可以较好地模拟软黏土非排水条件下沉桩效应问题.     

长期循环荷载作用下饱和软粘土应变速率的研究

为了加深对长期循环荷载作用下饱和黏土变形性状的认识,对珠江三角洲的典型淤泥质饱和软黏土进行了室内循环三轴试验,着重研究了饱和黏土的残余应变速率。通过试验结果分析可得：（1）在长期循环荷载作用下,黏土的应变速率随时间的增大而减小,应变速率对数与时间对数间的关系可用直线描述;（2）初始静偏应力与动偏应力的耦合作用以及不同的排水条件对黏土残余应变速率有较大程度的影响。这些结论可为长期循环荷载作用下饱和黏土变形机理的进一步研究提供理论基础。     

饱和软粘土不排水循环加载作用下蠕变特性的研究

为了探讨珠江三角洲的饱和软粘土在交通行车荷载作用下的变形特性,在K0固结状态下进行了一系列不排水的单向循环加载蠕变试验。研究表明：根据循环荷载的大小,饱和软粘土的累积变形可分为衰减型和破坏型;衰减型循环蠕变的累积应变速率与循环次数的关系可用幂函数来表示,引入相对偏应力水平参数,可考虑动偏应力、初始静偏力和围压的综合影响,累积应变速率与相对偏应力水平的关系可用指数函数来表示。基于流动理论,建立了珠江三角洲饱和软粘土的应变速率状态方程,该模型较好地表达了衰减型循环蠕变的应变速率—应力水平—循环次数关系。     

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。     

EPS颗粒混合轻质土动强度特性对比研究

通过室内动三轴试验对黏土和黏土与EPS颗粒混合轻质土(LCES)在动荷载作用下的强度特性进行了对比研究.试验结果表明:LCES的动强度随着水泥质量分数的增大而增大,随着EPS颗粒质量分数的增大而减小,当水泥质量分数达到10%以上时,其动强度就超过黏土;EPS颗粒质量分数越大,水泥对LCES的动强度的影响越小;LCES和黏土的动强度都随着围压的增大而增大,但黏土的增幅比LCES略大.