結(jié)構(gòu)性軟土的性狀研究及其應(yīng)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(jié)構(gòu)性的存在表現(xiàn)出與重塑土截然不同的性狀。土體的結(jié)構(gòu)性性狀研究是目前巖土工程學(xué)術(shù)界研究及工程實(shí)踐中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，如何考慮和描述土體的結(jié)構(gòu)性以及進(jìn)一步應(yīng)用于實(shí)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(jié)構(gòu)性的形成機(jī)理不同，會相應(yīng)表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。不同于次壓縮的因素，膠結(jié)作用為主形成的結(jié)構(gòu)性土體擁有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使土體不需要進(jìn)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(jié)構(gòu)性土體是本文的主要研究對象。論文立足于這類結(jié)構(gòu)性土的主要性狀分析，并著重于其在解決實(shí)際工程中問題的應(yīng)用性研究。 論文首先從土結(jié)構(gòu)性的基本概念和結(jié)構(gòu)性土的基本性狀出發(fā)，結(jié)合天然軟土的一維壓縮特性及其變形機(jī)理，系統(tǒng)提出了原位壓縮曲線的確定、驗(yàn)證以及應(yīng)用。在土體的側(cè)向變形性狀方面，指出了超固結(jié)比OCR和屈服應(yīng)力比YSR的不同，探討了結(jié)構(gòu)性土體的K0值及增量側(cè)壓力系數(shù)的變化規(guī)律;結(jié)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(gòu)建了非線性彈性模型中泊松比的計(jì)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(jié)構(gòu)性豹作用，建立了一種考慮結(jié)構(gòu)性的非線性彈性模型，并結(jié)合有限元程序VFEAP進(jìn)行了初步的數(shù)值模擬。綜上所述，本文在分析軟粘土結(jié)構(gòu)性和構(gòu)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(jié)構(gòu)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(diǎn)和不足，在溫州軟土的室內(nèi)試驗(yàn)

4、結(jié)果基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)收集的國際上典型結(jié)構(gòu)性軟粘土的試驗(yàn)結(jié)果，提出了對應(yīng)于轉(zhuǎn)折應(yīng)力的關(guān)鍵點(diǎn)和原位壓縮曲線的確定方法，并在此基礎(chǔ)上，多種角度驗(yàn)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(jī)理、試驗(yàn)驗(yàn)證、工程應(yīng)用等多方面完善了原位壓縮曲線的構(gòu)建體系。 2.揭示了原位施工擾動的機(jī)理及原位擾動壓縮曲線的校正方法。從土體微觀結(jié)構(gòu)角度看，原位施工擾動主要是使±體顆粒間的膠結(jié)作用減弱，宏觀表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力減小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，土體壓縮

5、性增大，不排水強(qiáng)度降低等性狀。在此基礎(chǔ)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(jià)方法，結(jié)合實(shí)例給出了考慮擾動的地基沉降計(jì)算方法。 3．構(gòu)建了天然結(jié)構(gòu)性士體非線性彈性模型中切線泊松比的計(jì)算模式。從土體結(jié)構(gòu)性形成機(jī)理著手，指出軟土沉積后結(jié)構(gòu)性的形成抑制了次固結(jié)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(jié)構(gòu)性土體側(cè)限壓縮變形規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合K0周結(jié)試驗(yàn)結(jié)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(jì)算天然結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)合天然土體變形機(jī)理以及基本彈塑性理論，模型的計(jì)算參數(shù)包括YSR、Cc2、Cs、ψ1、e0，V以及峰值應(yīng)交εIP等七個(gè)參數(shù)。該模型能較好地模擬土體應(yīng)力應(yīng)變在不同階段的發(fā)展規(guī)律，描述土體