結構性軟土的性狀研究及其應用.pdf

1、我國東南沿海地區(qū)廣泛分布著深厚豹軟弱粘土層。這些天然軟粘土由于結構性的存在表現(xiàn)出與重塑土截然不同的性狀。土體的結構性性狀研究是目前巖土工程學術界研究及工程實踐中的熱點和難點問題，如何考慮和描述土體的結構性以及進一步應用于實際具有重要意義，而本文正是針對此問題開展討論和研究的。 天然土體結構性的形成機理不同，會相應表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。不同于次壓縮的因素，膠結作用為主形成的結構性土體擁有一定的結構強度，使土體不需要進一步壓密便能支承上

2、覆荷載重，因而保持有大孔隙比狀態(tài)；這類結構性土體是本文的主要研究對象。論文立足于這類結構性土的主要性狀分析，并著重于其在解決實際工程中問題的應用性研究。 論文首先從土結構性的基本概念和結構性土的基本性狀出發(fā)，結合天然軟土的一維壓縮特性及其變形機理，系統(tǒng)提出了原位壓縮曲線的確定、驗證以及應用。在土體的側(cè)向變形性狀方面，指出了超固結比OCR和屈服應力比YSR的不同，探討了結構性土體的K0值及增量側(cè)壓力系數(shù)的變化規(guī)律;結合增量側(cè)壓力系

3、數(shù)和切線泊松比的聯(lián)系，引入狀態(tài)轉(zhuǎn)折面的概念，構建了非線性彈性模型中泊松比的計算模式。然后基于傳統(tǒng)鄧肯張雙曲線模型的思路，考慮土體結構性豹作用，建立了一種考慮結構性的非線性彈性模型，并結合有限元程序VFEAP進行了初步的數(shù)值模擬。綜上所述，本文在分析軟粘土結構性和構建非線性彈性模型的過程中主要完成了以下一些工作： l.提出了結構性軟粘土原位壓縮曲線的確定方法。針對天然土體的壓縮性狀以及已有確定方法的優(yōu)點和不足，在溫州軟土的室內(nèi)試驗

4、結果基礎上，結合系統(tǒng)收集的國際上典型結構性軟粘土的試驗結果，提出了對應于轉(zhuǎn)折應力的關鍵點和原位壓縮曲線的確定方法，并在此基礎上，多種角度驗證了該方法的適用性與合理性。從研究思路、確定步驟、變形機理、試驗驗證、工程應用等多方面完善了原位壓縮曲線的構建體系。 2.揭示了原位施工擾動的機理及原位擾動壓縮曲線的校正方法。從土體微觀結構角度看，原位施工擾動主要是使±體顆粒間的膠結作用減弱，宏觀表現(xiàn)出結構屈服應力減小，結構強度降低，土體壓縮

5、性增大，不排水強度降低等性狀。在此基礎之上，提出了原位擾動壓縮曲線的校正方法，并探討了原位擾動的定量評價方法，結合實例給出了考慮擾動的地基沉降計算方法。 3．構建了天然結構性士體非線性彈性模型中切線泊松比的計算模式。從土體結構性形成機理著手，指出軟土沉積后結構性的形成抑制了次固結的發(fā)展，原位K0值建議仍取為K0Nc；并探討了土體在加載過程中側(cè)壓力系數(shù)的變化規(guī)律。在結構性土體側(cè)限壓縮變形規(guī)律的基礎上，結合K0周結試驗結果，引入狀態(tài)

6、轉(zhuǎn)折面的概念，采用修正劍橋模型的橢圓形屈服面形式，計算天然結構性土體非線性彈性模型中的切線泊松比，并推廣到更符合結構性土屈服特性的傾斜橢圓屈服面的情況。 4．提出了一種考慮結構性影響的非線性彈性模型(NLS Model)?；鑲鹘y(tǒng)雙曲線模型的思路，結合天然土體變形機理以及基本彈塑性理論，模型的計算參數(shù)包括YSR、Cc2、Cs、ψ1、e0，V以及峰值應交εIP等七個參數(shù)。該模型能較好地模擬土體應力應變在不同階段的發(fā)展規(guī)律，描述土體