收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

结构性软土蠕变特性及扰动状态模型

张先伟  
【摘要】: 软土在我国分布广泛,具有较差的工程特性,如灵敏度高、强度低、承载力低以及固结时间长、蠕变特性显著的特点。随着沿海地区大型工程的兴起,对软土工程的研究提出了更新更高的要求,软土的结构性、蠕变特性及力学模型的研究是其中突出而紧迫的问题。软土的蠕变特性是决定软土地基及其上部结构工后沉降和稳定性的重要因素,而软土特殊的结构性又使蠕变特性“复杂化”。因此,结构性软土蠕变特性以及本构模型的研究对正确描述结构性软土的工程性状具有重要的理论意义,对正确分析、评价软土地基变形和稳定性具有重要的现实意义。 论文以黄石、漳州、青岛地区软土为研究对象,通过土力学和土质学有机结合的研究途径,对软土的结构性和蠕变特性的力学行为和物化组成、微观结构特征的测试,及相关性分析,从宏观力学表现与微观结构两个方面对结构性软土蠕变机理进行了探讨。基于扰动状态概念,建立反映软土蠕变特性的结构性模型,通过室内蠕变试验数据验证模型的可靠性,达到可靠预测软土地基的变形的目的。 主要获得以下结论: 1)系统分析了结构性对软土的固结特性、固结系数、次固结系数、应力—应变关系、孔隙水压力特性、强度包线、蠕变曲线、粘滞系数、非线性蠕变特性的影响。相对于非结构性土和结构性较弱的土,结构性软土表现出特殊的工程特性。如随着压力的增大次固结系数Ca出现峰值的现象正是结构性所引起的,通过Ca/Cc来估算Ca时必须考虑结构性的影响;结构性软土的粘滞系数随剪应力的增加达到峰值,且固结压力越大,峰值对应的剪应力也越大。 2)根据重塑土还原后的压缩曲线和原状土的压缩曲线之间存在的一个结构强度区域,提出结构破损系数S的概念,该值获取简单,表示土体在压缩过程中结构破损的情况,可用来定量判别不同地区结构性土的结构强弱,由此分析得到结构性最强的为青岛软土、黄石软土次之、漳州软土最弱。 3)在试验数据处理和结果表达方面获得了一些有意义的结论。对于非线性特性显著的软土蠕变试验数据应采用陈氏法处理;复杂度应作为衡量软土在蠕变过程中孔隙或颗粒形状规则程度的重要参数,它能较好反映微结构的轮廓形状,还可以衡量平均粒径与实际情况差距的大小;用雷达图表示定向频率分布,能同时对比很多组数据,还可设定数据标准圈便于观察分布强度。 4)通过定性与定量的对比软土原状样与蠕变破坏后土样的电子显微镜照片,得到了蠕变条件下结构的变化规律,结果表明:软土主要以絮凝结构、骨架结构、蜂窝结构、团聚结构为主。在蠕变条件下,颗粒间以边对边、边对面为主的接触形式向以面对面为主的接触形式过渡,状态逐渐向重塑土的性状逼近;孔隙变化遵循孔隙匀化原理,即体积收缩过程中大孔隙减少多,小孔隙变化小,孔隙分布逐步均匀化;长条形孔隙与颗粒数量减少,等轴形孔隙与颗粒几乎不存在,整体上向扁圆形发展;颗粒与孔隙的趋于“圆滑”,且孔隙比颗粒复杂度减少幅度要大;颗粒的定向性趋向有序性发展。由于蠕变过程中软土微结构参数变化受蠕变试验方法影响较大,对不同蠕变试验方法得到的微观数据要综合分析,这样才能较真实的接近实际情况。 5)根据蠕变机理的分析表明:结构性软土的蠕变过程可概括为内部结构不断改变自我调整再造以适应外力变化的过程。在这个过程中,软土主要经历了结构基本完整、结构大量破损、与重塑土土性相似的三个阶段。结构性软土具有蠕变特性的根本原因是软土在复杂的沉积环境下使颗粒与颗粒间形成边-边、边-面的接触,形成了絮凝、蜂窝、团聚、骨架等结构,颗粒表面的粘土矿物带有电荷,吸附大量的游离氧化物和阳离子,将颗粒通过胶结联结粘结起来,使软土具有一定的结构强度。软土普遍具有高含水率、大孔隙比、高粘粒含量的特点,同时含有大量的伊利石、蒙脱石、高岭石等粘土矿物,一些海相软土还含有大量有机质,软土的易溶盐含量也较高,这些因素使软土具有较大的吸水性,使孔隙中充满大量的结合水,使软土在外力作用下变形表现显著的时效性。 6)基于扰动状态概念,将结构破损系数加以处理代替扰动函数,建立了软土的结构性蠕变模型。根据扰动函数在压缩过程中的直观表现,验证了该模型可以描述蠕变过程中结构性逐渐衰减的过程。通过对比Burgers体模型对试验数据的拟合结果,表明模型能较好地表现软土减速蠕变与稳定蠕变阶段,验证了模型的可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 梁志成;开拓眼界 走出国门──国际软土工程会议隆重召开[J];广东水利水电;1994年01期
2 ;国际软土工程学术会议(Shanghai’2001)会议通知[J];地下工程与隧道;2000年02期
3 ;第二届国际软土工程会议将于1996年5月在宁举行[J];大坝观测与土工测试;1996年01期
4 ;国际软土工程学术会议(Shanghai2001)会议通知[J];岩土力学;2000年01期
5 ;国际软土工程学术会议(Shanghai 2001)[J];土木工程学报;2000年06期
6 ;国际软土工程学术会议(Shanghai'2001)会议通知[J];工程勘察;2000年03期
7 ;国际软土工程学术会议(Shanghai'2001)简讯[J];中国港湾建设;2000年02期
8 ;国际软土工程学术会议(Shanghai2001)会议通知[J];岩土力学;2000年02期
9 ;国际软土工程学术会议(Shanghai’2001)通知[J];应用力学学报;2000年01期
10 ;国际软土工程学术会议(Shanghai’2001)通知[J];应用力学学报;2000年02期
11 ;国际软土工程学术会议(Shanghai’2001)会议通知[J];地下空间;2000年02期
12 ;国际软土工程学术会议(Shanghai′2001)征文通知[J];岩土工程界;2000年03期
13 ;国际软土工程学术会议(Shanghai′2001)征文通知[J];岩土工程界;2000年04期
14 ;国际软土工程学术会议(Shanghai'2001)征文通知[J];岩土工程界;2000年07期
15 ;简讯[J];岩土工程学报;2001年03期
16 李金柱;“国际软土工程学术会议(shanghai’2001)”明年在沪举行[J];上海地质;2000年01期
17 夏耀杰 ,周震义;为地铁建设注入强劲动力 上海软土工程研究咨询中心“3.14”成立[J];地下工程与隧道;1997年02期
18 孙正浩;;时空效应原理在沉井中的应用[J];中国市政工程;2007年02期
19 张向东;刘国明;;基于遗传算法的软土施工动态预测[J];福州大学学报(自然科学版);2006年05期
20 杨勤;;市政道路工程中软土地基处理技术探讨[J];才智;2011年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林春秀;彭功勋;钟涛;;广州地区软土的工程特性分析[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
2 苏伯芩;;宁波软土流变特性及在稳定性评价中的应用[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
3 张先亮;丘建金;;深圳西海岸填海区软土工程特性差异分析及处理方法建议[A];中国地质学会工程地质专业委员会2006年学术年会暨“城市地质环境与工程”学术研讨会论文集[C];2006年
4 郦能惠;陈生水;蔡飞;;弹塑性固结变形分析及其在软土工程中的应用[A];中国土木工程学会第七届土力学及基础工程学术会议论文集[C];1994年
5 陈晓平;;珠江三角洲软土的力学特性研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 梁令枝;童华炜;;广州软土工程特性研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
7 杨光华;;软土地基中几个问题的分析[A];广东省岩土工程与基础工程学术会议论文集[C];1993年
8 林本义;王益国;邢繁宇;;用统计方法预测预压加固效果[A];工程排水与加固技术理论与实践——第七届全国工程排水与加固技术研讨会论文集[C];2008年
9 童立元;蔡国军;刘松玉;杜广印;;多功能孔压静力触探(CPTU)测试技术在软土工程性质评价中的应用[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
10 王吉利;刘金龙;沈兴富;彭圣平;;加筋路堤的竖向沉降分析[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 梁健伟;软土变形和渗流特性的试验研究与微细观参数分析[D];华南理工大学;2010年
2 麻勇;近海软土水泥搅拌加固体强度提高机理及工程应用研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨勇超;宁波软土一维固结特性及微观机理研究[D];浙江大学;2014年
2 刘浩;湖相软土物理力学特性及蠕变特性研究[D];中南大学;2011年
3 熊平华;塑料板排水法加固软土地基固结沉降变化规律研究[D];成都理工大学;2012年
4 陆澄;天津海积软土的工程性质及强度增长规律研究[D];天津大学;2012年
5 陈松;软土强度和变形特性试验与宏细观机理分析[D];华南理工大学;2010年
6 雷俊;卸荷作用下软土回弹变形及孔隙水压力变化规律的试验研究[D];武汉科技大学;2010年
7 帅飞;不同卸荷等级下软土的损伤及微观定量分析[D];湖北工业大学;2012年
8 申俊超;大广高速公路信阳境光山段软基处理技术研究[D];长安大学;2011年
9 盛利;天津港地基土工程特性及软基加固[D];天津大学;2010年
10 曾铖;软土微观结构特征及其随固结变化的试验分析[D];华南理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 杨子炀;天勘院“一专”变“多能”抢来市场[N];中国企业报;2010年
2 惠玲;天津环境地研所一项科研成果揭示滨海地面沉降主因[N];中国矿业报;2004年
3 广东建设报记者 邓新灵 通讯员 善健;汕头市岩石力学与工程学会产生新一届理事会[N];广东建设报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978