南京河西地区软土压缩蠕变特性试验研究

研究软土的压缩蠕变规律对于软土地区各类建筑物的长期稳定性和运行安全性十分重要.利用单向固结仪,进行不同荷载条件下南京河西地区软土压缩试验,获得了软土在单向压缩条件下应力与应变关系及应变与时间关系,试验结果表明:南京河西地区软土在单向压缩条件下的应力应变关系可用双曲线函数进行模拟,并且可用割线模量法概化应力应变关系;此外根据不同加荷条件下的蠕变试验结果,得出南京河西地区软土具有非线性蠕变特性;可用对数函数描述软土蠕变规律.研究结果可为南京河西地区软土地基的沉降和工后沉降计算提供依据.     

长江口软土的压缩特性及围堤沉降预测分析

针对长江口地区软土沉降预测困难的问题,进行了一系列原状软土与重塑软土固结试验,以研究软土的固结和次固结特性.探究长江口软土的压缩指数范围、次固结系数与荷载的关系等,对长江口软土、典型上海软土及崇明岛软土工程特性进行了对比.采用两种沉降计算方法对工后沉降进行计算及预测,并分析两种方法的实用性.试验结果表明:长江口地区淤泥质粉质黏土压缩指数为0.316～0.364,淤泥质黏土为0.267～0.313,略大于典型上海软土的压缩指数;原状土次固结系数随荷载的增大,先增大后减小,重塑土次固结系数与荷载无关;长江口软土次固结系数大于典型上海软土的次固结系数.长江口软土与典型上海软土及崇明岛区域软土物理性质指标有一定差异.     

上海软土非饱和压缩特征

通过室内吸力控制的非饱和1维压缩试验,获得了上海软土在不同吸力下的压缩—回弹—再压缩曲线,进而获取了非饱和土2个重要压缩性指标——回弹指数和压缩指数;分析探讨了基质吸力对非饱和土强度的影响,并采用Alonso弹塑性模型对试验实测数据进行了拟合分析,获取了前期固结压力随基质吸力的变化关系曲线.试验结果表明,随着基质吸力的增加,土的压缩性不断降低;当前吸力条件下,孔隙比随竖向压力变化曲线阶段特征明显,包括弹性阶段、弹塑性阶段以及回弹与再压缩阶段;非饱和压缩过程中,前期固结压力随基质吸力减小而减小,土的孔隙比与基质吸力和竖向应力之间呈曲面关系.     

弥勒原状膨胀土物理力学参数与固结特性

针对云桂铁路弥勒试验段原状膨胀土开展一系列常规室内试验,掌握弥勒膨胀土的物理力学参数,在此基础上,以高路堤分段堆载方式为研究依据,基于GDS三轴试验系统进行原状膨胀土分级连续加载K0固结试验。结果表明:膨胀土的应力-应变关系呈阶梯状变化,割线模量与应力的关系呈镰刀型变化;对超固结膨胀土,Wroth推荐的经验公式能较好地描述K0(OC)与ηOCR(超固结比)的关系。与分级加载固结试验结果相比,膨胀土在分级连续加载K0固结试验中的压缩系数更高。研究结果对膨胀土地基沉降评价具有一定的指导意义和参考价值。     

紫色马铃薯力学特性试验研究

针对紫色马铃薯整茎的力学特性进行压缩及应力松弛试验,获得了紫色马铃薯整茎在不同压缩试验条件和不同加载速率下的压缩参数和曲线,并借助二次抛物线模型回归获得了弹性模量、刚度等压缩特性参数,同时分析了模型每个组件的应力、应变随时间变化规律.结果表明:紫色马铃薯压缩试验过程中无明显生物屈服点;在不同的加载速率下,紫薯的压缩特性参数差异并不显著;压缩初始阶段曲线基本重合,加载过程中弹性模量随应变的增加而增加,物料组织发生黏接.     

上海粉细砂修正塑性功双硬化弹塑性本构模型

基于多组排水条件下不同应力路径的平面应变压缩试验结果,结合等向加载—卸载的三轴试验数据,提出了上海粉细砂应力路径不相关的修正塑性功剪切—体积双硬化函数,并在此基础上构筑了上海粉细砂的双硬化弹塑性本构模型.数值计算与试验结果的比较表明,所提出的双硬化本构模型能比较合理地反映上海粉细砂的变形和强度特性.     

垃圾土沉降特性的室内试验研究

对不同成分的垃圾土进行了高压固结试验和沉降模型试验，分析了垃圾土的沉降机理和过程．应用Sowers沉降模型对垃圾土沉降值进行了计算，并与实调值进行了比较．给出了主压缩指数C‘c及修正主压缩指数C‘c的变化规律和取值范围．     

两种固结方式下软黏土三轴不排水剪切的模量

原位软土处于K₀固结状态因此变形具有显著的非线性和各向异性，然而室内三轴剪切试验通常采用等向固结方式，目前对K0固结和等向固结两种方式下不排水剪切的模量Eu的差别还未系统的对比总结过。采用上海软黏土的原状土样和重塑土样，进行了三轴等向固结压缩(ICUC)、K₀固结压缩(ACUC)和K₀固结拉伸(ACUE)三种不排水剪切试验，对比分析了应力-应变曲线、不排水模量Eu的非线性特性以及双曲线模型的参数值。研究结果表明，同等应变下ICUC试验的Eu与ACUE试验相近，但要大于ACUC试验值；ACUC试验与ACUE试验具有相近的初始模量和破坏比。结合试验结果和双曲线模型，推导给出了适用于这三种试验的归一化模量的统一表达式，并给出了上海软黏土的参数值。     

原状粉质黏土K_0固结状态变形响应特征

为耦合原状粉质黏土在2种K0固结状态下变形响应的协调性,开展高围压K0固结及一维固结试验,分析K0固结状态下压缩模量及压缩指数的响应特征,建立响应特征参数间的关系,研究压缩模量及K0的发展规律,探讨经验公式用于预测K0的适用性。结果表明:K0固结的压缩模量比一维固结大,其差值随固结应力的增大而减小;当超固结比为1~3时,压缩模量显著增大,正常固结状态下其增幅有限;K0增大呈阶段性特征,正常固结状态下K0比超固结状态提高40.6%左右;加载阶段K0随超固结比的减小先减小后增大,进入正常固结状态后,K0趋于一致,卸载阶段K0与超固结比的关系可以用幂函数较好地描述;正常固结状态K0经验式的计算误差在12%之内,Fraser,Jaky及Brooker法的误差在5%之内,当超固结比大于3时,误差会随超固结比的增大而增大。     

石墨密封垫片的循环压缩回弹性能

通过试验研究了核级石墨密封垫片的循环压缩回弹性能。在常温下对垫片开展了加载速率分别为0. 25 MPa/s、0. 5 MPa/s及1 MPa/s的循环加载试验。在加载速率固定为0. 5 MPa/s时,对比研究了垫片在100℃及300℃下的循环加载性能,得到了不同工况下的应力-变形曲线,并计算出垫片在各工况下不同循环内的最大压缩量、压缩率及压缩模量。研究结果表明,在常温下,垫片的压缩模量随加卸载速率的增大而增大;在0. 5 MPa/s的加卸载速率下,垫片的压缩模量随温度升高而增大;而在每一种工况下,垫片的压缩模量均随试验循环次数的增加而减小,最大压缩量均随循环次数增加而增加,出现明显的塑性应变累积现象。     

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。     

上海莲花路浅部土层超固结特性试验研究

对上海2~6层原状土样进行了一系列室内试验,得到了整个浅层土基本物理参数,并由标准固结和三轴试验综合分析了上海浅部土层超固结度(OCR)的分布规律.研究认为上海浅层黏土天然含水率、初始孔隙比、液塑限、液性指数与塑性指数沿深度具有与OCR相反的变化规律.上海浅部土层的弱结构性导致一维压缩曲线无明显拐点,引用Becker能量法得到:2层土的OCR最大,达到8.0左右,之后急剧减小;3、4和5层土的OCR=1.15~1.40;6层土的OCR2.0.三轴排水试验结果体现了浅部各土层超固结性的差异,与标准固结试验的结果基本一致.这种固结试验与三轴试验相结合的研究方法为进一步准确得到原位土体尤其是弱结构性土的应力历史提供了新的途径.     

上海地区基坑底部粉质黏土回弹变形参数分析

根据压缩试验的回弹—再压缩曲线,得到了根据回弹指数及孔隙比计算回弹模量的理论公式.通过对大量上海地区相关土层勘察资料的统计分析,得到了上海地区⑤层、⑥层、⑧层粉质黏土回弹指数、压缩指数与塑性指数和比贯入阻力之间的线性关系.由于塑性指数和比贯入阻力不受取样扰动影响,可利用这些统计公式估算回弹指数,并结合上述理论公式进一步求得回弹模量.经多个实例验证,此方法精度可满足工程实践需要,且方便可行.研究结果可用于缺少回弹变形试验参数工程的回弹变形量验算.     

天津地区软土的蠕变特性和速率敏感性

为了研究软土次固结和速率敏感性的内在联系,基于过应力式弹黏塑性本构模型,推导出一个理论关系式,定量地建立了次固结系数和率敏感参数的关系．对天津某地典型软黏土进行了一系列次固结试验和变速固结不排水三轴压缩试验,分析了次固结系数和率敏感参数,验证了所推导的理论关系式的适用性．     

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。     

原位十字板试验测得的软粘土灵敏度

收集了国内两个地区(上海和杭州湾)以及美国和日本一些地区软粘土的勘察数据,对原位十字板试验(FVT)和无侧限抗压强度试验(UCT)这两种试验所测得的灵敏度和强度进行了详细的对比与分析,并对重塑方式的影响进行了研究.发现这些地区普遍存在FVT试验得到的灵敏度要明显小于UCT试验结果,会严重低估软粘土的灵敏度;而原状土强度和重塑土强度均要大于UCT试验结果,重塑土强度尤其明显.其中重塑方式是一个重要影响因素.研究还发现FVT试验得到的重塑土强度、灵敏度与土的液性指数的相关性随着液性指数的增大而明显变差,与一些广泛使用的经验关系也差别较大.这些结果应该引起工程界的重视.     

基于固结理论和蠕变模型的软土固结蠕变理论

通过分级加荷的方式对天津滨海新区经过真空预压处理后的软土进行一维压缩蠕变试验.根据试验所得到的成果,在Terzaghi一维固结理论的基础上,用修正的Singh-Mitchell经验蠕变模型建立了一个新的一维固结微分方程.该方程以一维压缩蠕变试验中所获得的土体力学指标作为计算参数,考虑了软土在主固结阶段结束后所产生的蠕变变形.利用该方程对不同深度和不同应力水平下的试样进行固结和蠕变计算,计算结果与试验结果很接近,表明该方程能够充分反映软土的应力、应变和时间的关系,适用于天津滨海新区的吹填软土地基.     

飞机荷载作用下温州机场超固结软粘土地基变形研究

根据温州机场扩建工程中堆载预压地基处理道面标高的控制数据,计算分析得出温州机场新跑道投入使用后软粘土地基的超固结比;基于飞机荷载的动力特性,计算得到温州机场新跑道软粘土地基在A380机型作用下附加应力的分布情况;选取1／4余弦波模拟飞机循环降落荷载,通过循环三轴试验对温州机场新跑道软粘土的变形特性进行了研究．结果表明：在新跑道投入使用后,运营初期飞机降落造成的地基工后沉降非常显著,应予以重点监测;此外,扩建工程中堆载预压地基处理能够显著减少飞机降落荷载所引起的工后沉降．同时,应用指数模型对试验得到的应变数据进行拟合分析,得到与OCR和循环次数相关的应变预测模型．经推演检验,此模型对温州机场新跑道土基沉降的长期预测有一定的指导作用．     

污泥灰改性黏土胀缩与开裂变形特性

针对垃圾填埋场衬垫系统受污染物侵蚀破坏现状及污水处理厂剩余污泥回收处理利用工程评价问题,分析污泥灰改性黏土在酸碱化学溶液作用下胀缩与开裂特性,室内模拟酸碱化学溶液污染工况,将纯黏土与污泥灰掺量为1%~5%的改性黏土受pH=5、6、8、9的酸碱化学溶液污染,通过界限含水率试验测定改性黏土的液限与塑限,分析试样的稠度界限;通过膨胀与收缩试验测定改性黏土的膨胀率与收缩率,分析试样的胀缩特性;通过开裂试验测定改性黏土的开裂特性.结果表明:改性黏土液限约为43.5%,而随着污泥灰掺量增大,塑限升高,塑性指数降低,经酸碱化学溶液污染后污泥灰掺量5%的试样液、塑限达到最大,为45.9%、22.8%;污泥灰掺量为5%时膨胀率最低,为5.66%,掺量为3%时,线收缩率最低,为2.14%;受酸碱化学溶液污染后改性黏土膨胀率降低12.7%~36.5%,而线收缩率升高33.8%~75.7%;4次干湿循环后,纯黏土试样的开裂因子较第一次干湿循环末期大80.71%,而污泥灰掺量为3%试样开裂因子仅较第一次干湿循环末期大43.47%.故建议采用3%污泥灰掺量的改性黏土作为填埋场衬垫材料.