太湖湖沼相沉積土結構性宏觀土力學評價及應用.pdf

1、天然沉積的軟粘土，通常具有與其相應重塑樣截然不同的力學性質，結構性是其中最為重要的特性之一。由于工程的需要，開展天然軟粘土結構性的試驗與理論研究對進一步弄清軟土地基的固結沉降特性很有必要。土體所面臨的工程問題最終需要用工程的手段來解決，研究土結構性及其應用的最好方法仍然是土力學方法。本文正是基于以上思路，以常州地區(qū)高速公路建設項目為依托，結合近年來高等級公路建設的大量工程設計與施工資料以及施工過程中的監(jiān)測資料，立足土結構性研究的土力學研

2、究方法，在分析前人研究成果的基礎上，繼承前人成果的合理內核，對太湖湖沼相典型天然沉積軟土結構性的宏觀力學效應及其應用進行了系統(tǒng)研究。 首先，結合太湖湖沼相典型天然沉積軟土的薄壁樣，從結構性軟土的固結壓縮試驗入手，探求土體的結構性與土體力學性質之間的關系，重點考察原狀土的固結與壓縮性狀以及加壓速率對其性狀的影響。且在試驗的基礎上，對其結構性進行了評價，并探討了固結系數與滲透系數隨應力水平的變化規(guī)律。 其次，考慮到結構強度與

3、應力水平在加載過程中對固結系數與滲透系數的影響，以固結屈服應力為轉折點將其簡化為分段模型，并結合結構性軟土地基的一維固結理論，通過計算分析，較真實地描述了瞬時荷載作用下太湖湖沼相地區(qū)天然沉積結構性軟土地基的固結規(guī)律。 然后，據大量實測沉降資料表明，現行規(guī)范法計算所得的水泥攪拌樁復合地基設計沉降與實測沉降存在較大偏差，總結分析認為其原因主要是下臥層土體的力學參數指標存在不同程度的失真，沒有考慮到應力水平與取樣擾動的影響。鑒于此，回

4、顧了幾種比較經典的還原原位壓縮曲線的方法，并分析了各方法的可行性及存在的缺陷，在此基礎上提出了更加方便工程應用的改進的Nagaraj法，得到了3段式(剛性變形段、結構破損段、結構完全喪失段)土層原位壓縮曲線。且通過應力擴散系數η對下臥層附加應力進行修正，推導出考慮實際應力水平、取樣擾動影響及土結構性與修正后附加應力的下臥層沉降計算公式，并將此公式用于水泥攪拌樁復合地基下臥層土體沉降計算，發(fā)現計算結果能較好的與實測沉降結果相吻合，驗證了該

5、方法的合理性和可行性。 最后，插打塑料排水板會使天然結構性土體受到擾動，導致結構強度降低，工程性質改變，這種施工過程中土體受到的原位擾動有別于現場取土、應力釋放等引起的試樣擾動。在天然土體原位擾動機理的分析研究基礎上，給出了結構性軟土地基施工擾動度的評價方法與針對原位擾動土的原位壓縮曲線。結合工程算例，從土結構性角度探討分析擾動軟土塑料排水板地基固結及擾動引起附加沉降計算，實例計算表明，施打塑料排水板的施工擾動減緩了地基固結速率