海底交通隧道下飽和軟粘土動(dòng)力特性試驗(yàn)研究.pdf

1、軟黏土含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低，工程性質(zhì)較差，在我國(guó)東南沿海地區(qū)有廣泛的分布。軟黏土地基上修建的交通隧道設(shè)施在長(zhǎng)期交通循環(huán)荷載作用下往往會(huì)產(chǎn)生較大沉降，影響隧道的正常使用和運(yùn)營(yíng)安全性。近年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開(kāi)始將視野投向海洋，建設(shè)海底隧道工程，改善區(qū)域之間的交通聯(lián)系。海底隧道與一般陸地隧道不同，高水頭、高孔壓是海底隧道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中面臨的一個(gè)重要因素。海底隧道一旦發(fā)生事故，其損失將不可估量。
　　本文利用

2、浙江大學(xué)5Hz空心圓柱扭剪儀(ZJU-HCA)模擬海底交通隧道下飽和軟黏土受交通荷載作用，對(duì)杭州地區(qū)飽和軟黏土進(jìn)行了一系列總次數(shù)高達(dá)10000次的主應(yīng)力軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)的循環(huán)加載試驗(yàn)及動(dòng)載加載后不排水剪切試驗(yàn)，研究飽和軟黏土經(jīng)歷長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用的力學(xué)特性，為海底隧道工程設(shè)計(jì)提供參考，本課題為國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目《海底盾構(gòu)隧道巖土工程設(shè)計(jì)理論與對(duì)策》子課題，本文主要完成了以下工作:
　　1.探討了ZJU-HCA模擬交通荷載作用時(shí)的可行

3、性和局限性，提出了模擬加載方案。
　　2.開(kāi)展了一系列不同條件下高次數(shù)循環(huán)加載試驗(yàn)，從孔壓、應(yīng)變、模量三個(gè)方面對(duì)比研究不同條件下飽和軟黏土動(dòng)力特性的差異，試驗(yàn)中考慮的影響因素有:
　　(1)針對(duì)海底隧道工程中的高水頭、高孔壓條件，著重研究了靜孔隙水壓力的影響;(2)針對(duì)海底隧道的排水問(wèn)題，研究排水條件的影響;(3)針對(duì)交通荷載（車(chē)輛、列車(chē)等）的行駛速度，研究加載頻率的影響;(4)針對(duì)海底土體的超固結(jié)性狀（歷史作用），研究超固

4、結(jié)比的影響。發(fā)現(xiàn)以上四個(gè)因素對(duì)于軟黏土動(dòng)力特性都有顯著影響，總結(jié)了試驗(yàn)結(jié)果中體現(xiàn)的規(guī)律性，根據(jù)研究結(jié)果，對(duì)研究和工程實(shí)踐提出了一些建議。
　　3.在Monismith提出的指數(shù)公式的基礎(chǔ)上，結(jié)合動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)結(jié)果，提出了綜合考慮靜孔隙水壓力、加載頻率、超固結(jié)比的預(yù)測(cè)交通荷載長(zhǎng)期作用下飽和軟黏土的沉降計(jì)算模型。
　　4.對(duì)經(jīng)歷長(zhǎng)期動(dòng)載作用后的試樣進(jìn)行不排水剪切試驗(yàn)，并與未經(jīng)歷動(dòng)載作用的試樣的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究經(jīng)歷動(dòng)載作用后飽

5、和軟黏土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度等靜力特性的變化情況，并與現(xiàn)有結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)動(dòng)載結(jié)束時(shí)試樣的應(yīng)變和孔壓在一定范圍之內(nèi)時(shí)，經(jīng)歷長(zhǎng)期動(dòng)載作用后試樣的強(qiáng)度并未發(fā)生變化，而應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系發(fā)生明顯變化，主要體現(xiàn)在剛度強(qiáng)化和強(qiáng)度發(fā)揮提前兩方面，結(jié)合動(dòng)載加載時(shí)試樣的動(dòng)力特性，發(fā)現(xiàn)試樣經(jīng)歷長(zhǎng)期動(dòng)載作用后彈性變形特征加強(qiáng)，并試著從微觀層面解釋以上現(xiàn)象。動(dòng)載加載過(guò)程中的試驗(yàn)條件（除荷載大小和方向）對(duì)于動(dòng)載后試樣的靜力特性沒(méi)有影響，研究高次數(shù)循環(huán)加載后土體的靜力