天然沉积结构性软土超载预压作用机理研究

分析天然沉积结构性土常规一维压缩试验结果,以及不同超载比、不同超载时间和不同卸载时间下的超载预压一维压缩试验结果,探讨超载预压作用下天然沉积结构性软土的压缩变形机理.结果表明:由于天然沉积过程形成的土结构性,使得原状土压缩曲线位于重塑土上方,同一应力水平下两者存在孔隙比差值,造成当外加应力大于天然沉积土结构屈服压力时将产生大孔隙骨架的坍塌,土颗粒的蠕动变形剧烈,因此仅当超载预压的有效超载比能使土体卸载后的应力-应变状态点位于重塑土压缩曲线下方时,才能有效降低土体的蠕变变形速率;若超载预压引起的超静孔压尚未消散结束就进行卸荷,卸荷之后将仍存在较大的变形速率,从而加大建筑物使用期的地基沉降.     

基坑开挖应力路径对土体变形影响试验研究

针对基坑开挖过程中复杂应力路径对土体变形特性影响情况开展研究.通过室内试验对基坑开挖全过程进行了模拟,探讨了复杂应力路径下原状土应力-应变关系及孔隙水压变化特征;并对比分析了常规三轴压缩试验与应力路径试验下土体变形性状的差异.试验结果表明:土体的应力-应变关系和孔隙压力受应力路径和初始固结应力的影响明显;常规三轴压缩试验与应力路径试验下的土体应力-应变关系存在较大差异.     

低路堤下长江漫滩相沉积土的工程特性评价

针对长江漫滩典型沉积土的薄壁样,通过一系列室内物理力学试验,利用固有压缩曲线(ICL)作为描述原状土压缩特性的基准框架,探讨了该区域土层的基本特性.结果表明,长江漫滩相天然沉积软土具有强结构性.根据结构性土的孔隙比e由固有孔隙比er与附加孔隙比es所组成,且在屈服后阶段,es与固结压力óv'成反比关系,及屈服前零压缩的理想状态,确定了原位屈服应力与原位压缩曲线.结合CPTU原位测试结果,从天然压缩特性和固结性状方面,分析得出了在低路堤结构下,附加应力未达到原位结构屈服应力,地基处于屈服前状态,长江漫滩相沉积土平均固结指标较大,地基沉降稳定快.为充分利用天然沉积土的结构强度,地基处理适宜浅层处置方案.     

天然沉积粘土的结构性调查

调查了天然沉积粘土的结构性（组构和胶结），结构强度，表述方法以及与重塑土的差异，用孔隙指数来归一化天然粘土的沉积压缩曲线，重塑土的压缩曲线和固结仪压缩曲线，可以很清晰地揭示出结构性土与重塑土的内在差别，固结仪试验中土体结构性的渐进破坏过程，重塑土反映了土体与自然状态无关的“固有特性”，它提供了一个评估原位自然沉积粘土特性的参考构架，大多数天然粘土的沉积压缩曲线位于重塑土固有压缩曲线的上方，其位置取决于沉积条件和沉积后的作用，有结构性的天然沉积土与无结构性的重塑土性状迥然不同，只有建立反映土结构性的本构模型才能真正描述其性状。     

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.     

固结方式对黏性土不排水强度性状的影响

针对天然沉积黏性土原状土样开展三轴等向固结和K_0(静止土压力系数)固结不排水剪切对比试验,探讨固结方式对不排水强度性状的影响规律。结果表明:原状样在不同固结方式下,偏应力-应变曲线在低固结压力下均呈应变硬化性状,高固结压力下呈应变软化现象;K_0固结与等向固结不排水强度均随固结压力增大而增大,且K_0固结不排水强度大于等向固结不排水强度;2种固结方式的不排水强度包线均显示为以固结屈服压力为分界的双直线,屈服前不排水强度增长较慢,屈服后为一条通过原点的直线;相同固结压力下,等向固结不排水剪切应力路径位于K_0固结的路径下方;无论何种固结方式,屈服前的偏应力峰值均高于临界状态线,屈服后偏应力峰值均落在临界状态线上;固结方式对有效应力强度指标参数的影响较小,对总应力强度指标的影响主要反映为内摩擦角的不同。     

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。     

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。     

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.     

湛江组结构性黏土变形特性试验研究

天然软黏土普遍具有结构性。结构性黏土在我国湛江地区分布广泛,该区域黏土具有天然含水率高、孔隙比大、高压缩性和低渗透性等特点,其土体结构特征对其变形特性有较大影响。以湛江市东海岛地区灰色结构性黏土为研究对象,通过室内试验研究其在加载作用下的压缩特性,以及在卸载作用下的回弹特性。主要结论如下:1天然原状土与重塑土的压缩特性存在较大差异,以重塑土为试验对象测得的土体力学指标不能很好的代表实际工程中原状土的力学特性;2天然原状土在加载阶段和卸载阶段的变形规律有相同之处,但土体在卸载阶段产生的总回弹变形量远小于加载阶段产生的总压缩变形量;3天然原状土存在临界卸荷比R为0.25和0.75,当0R≤0.25时,土样回弹变形量很小;当0.25R0.75时,土样发生回弹变形;当R≥0.75时,土体发生明显回弹变形,且此阶段回弹变形量占总回弹变形量比例最大。     

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.     

杭州湾浅层储气砂土的持水特性试验研究

杭州湾嘉甬跨海高铁大桥遇到的储气砂土是一类特殊的非饱和土,以往砂土类主要以重塑样进行持水特性试验,而实际工程中,原状样的结构性对持水特性具有显著影响。以杭州湾储气砂土为研究对象,基于压力板仪试验研究了不同初始孔隙比砂土原状样与重塑样的持水特性,对比分析Brooks-Corey模型、Van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型对砂土土-水特征曲线(soil water characteristics curve, SWCC)的适用性;利用等粒球状颗粒的不同排列方式分析了产生基质吸力差异的机理。结果表明:Van Genuchten模型更适用于描述和预测杭州湾储气砂土SWCC;对于相同孔隙比下的砂土原状样与重塑样,重塑样比原状样的失水斜率更小,但重塑样与原状样的进气值基本一致。原状砂土与重塑砂土不同的颗粒排列结构是造成其SWCC差异性的主要原因之一,重塑砂土比原状土具有更加均匀的孔隙分布,原状砂土结构性对SWCC的影响不可忽略,采用原状储气砂样的Van Genuchten模型可为实际工程提供更精准的预测和参考。     

不同固结系数计算方法之间的比较

运用底部可测孔压的固结仪对连云港重塑黏土进行一维固结压缩试验,探讨基于孔压得出的土体固结系数与基于压缩计算的固结系数之间的关系.针对100 kPa、200 kPa、400 kPa、800 kPa、1600 kPa 5个加载等级的固结过程进行分析,发现基于孔压数据得出的固结系数Cv和时间对数法的计算结果较为一致,但是小于时间平方根法的计算结果.另外,3种计算方法均显示,连云港重塑土固结过程中,其固结系数Cv随着荷载等级的增大而增大,在固结过程中并非常数.     

天然沉积结构性软土的超载预压变形性状试验

通过对天然沉积土进行常规一维压缩试验和不同有效超载比下的超载预压一维压缩试验,分析超载预压作用下天然沉积土压缩变形性状.研究结果表明:不同有效超载比预压作用下的竖向应变压缩历时曲线特征不同,预压过程主固结阶段的曲线斜率随着预压荷载的增大而增大,而次固结阶段的斜率却随着预压荷载的增大而减小;不同超载比预压作用后,超载作用延缓了次固结压缩变形发生的时间,超载比越大延缓的时间越长;延缓时间过后次固结压缩变形将重新发展,且随着对数时间的发展次固结系数呈先增大后趋于稳定的变化趋势.     

赣南花岗岩残积土的抗剪强度及其影响因素

为研究赣南花岗岩残积土抗剪强度影响因素,采用X射线粉晶衍射和扫描电镜等方法对赣南地区的黑云母二长花岗岩残积土和黑云母花岗岩残积土的矿物成分及微观结构进行了分析,并通过三轴固结不排水剪切试验对2类花岗岩残积土的原状样与重塑样的抗剪强度进行了研究。结果表明:赣南花岗岩残积土矿物成分主要为石英矿物和高岭石、伊利石等黏土矿物,原生结构强度明显,原状样的抗剪强度高于重塑样;各围压下原状样和重塑样的应力-应变关系均呈应变-硬化型,表现为塑性破坏;受孔隙度大和粗颗粒多的影响,孔压-应变关系在低围压下表现为先剪缩后剪胀,在高围压下始终表现为剪缩;其内摩擦角受粗颗粒含量影响明显,黏聚力受细颗粒含量影响明显。     

有机质含量对滇池重塑泥炭质土动强度特性的影响

为了研究滇池泥炭质土中有机质成分对于土体动强度特性的影响,对不同有机质含量的饱和重塑泥炭质土进行室内动三轴试验,研究了不同有机质含量、固结压力、振动频率对重塑泥炭质土的动强度曲线的影响,分析了不同有机质含量、振动频率及循环振次控制条件下重塑泥炭质土的动强度指标的变化规律。得出结论如下：重塑泥炭质土的动剪应力在其他条件相同时,均随着固结压力、振动频率和有机质含量的增加而增大。其中有机质含量对重塑饱和泥炭质土的动强度影响最大,土体动强度指标随有机质含量增加呈明显正相关性。重塑饱和泥炭质土动强度受荷载振动频率的影响较小,动强度指标总体上随振动频率的增大有小幅提升。循环振次则对重塑饱和泥炭质土动强度呈负相关影响。     

考虑应力修正的麦秆土直剪试验抗剪强度指标研究

为了分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响,获取更可靠的抗剪强度指标,推广能源节约型农业耕作生产,用TMS-PRO计算机控制质构仪做麦秆剪切试验。用应变控制式直剪试验研究原状与重塑麦秆土抗剪强度指标,分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响。应用应力修正法对直剪试验的正应力与剪应力进行修正,研究修正前、后麦秆土抗剪强度指标的变化量及随麦秆含量的变化规律,并对原状与重塑麦秆土修正前、后的黏聚力、内摩擦角拟合线分别进行叠加。试验结果表明:麦秆抗剪强度随含水量的增加而增大,麦秆土抗剪强度指标随麦秆含量的增加而增大,黏聚力符合线性拟合的规律、内摩擦角符合二次函数拟合的规律。考虑应力修正后原状与重塑麦秆土黏聚力较修正前提高了24%、内摩擦角较修正前提高了18%;未经修正的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.58%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.37%时具有相同的内摩擦角;考虑应力修正后的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.65%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.40%时具有相同的内摩擦角;在交汇点之后麦秆土抗剪强度指标增速表现为原状大于重塑。     

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.