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软土流变固结理论与试验研究

李西斌  
【摘要】:流变性是软土的重要特性之一。历经60余年的发展,软土流变固结理论已得到很大的提升,但关于理论的进一步完善、流变模型及其参数的确定等问题仍然是困惑、棘手的未解难题。本文从理论和试验两个方面出发,对饱和软土的一维流变固结问题进行了较细致深入的研究,以完善软土流变固结理论,得到确定流变模型参数的可行方法,促进流变理论的实际应用。主要工作包括: 1.基于四元件线性流变模型,求得了受单级加载、两步加载、循环荷载作用的软土一维流变固结解析解,并对各种荷载形式下的解进行了归纳总结。利用所得解分析了变荷载作用下的软土一维流变固结性状。结果表明,荷载形式和流变模型参数的变化均对固结过程有显著影响。 2.基于三元件流变模型,利用叠加原理,得到了双面半透水边界下受常见循环荷载作用的软土一维流变固结解析解,并由此对具有双面半透水边界的软土层的一维流变固结性状进行了研究,分析了透水条件、模型参数对固结过程的不同影响。 3.详细介绍了GDS先进固结试验系统和试验步骤,并利用该系统对萧山软土进行了常规分级加载固结与渗透试验、分级加载流变固结与渗透试验、压缩—回弹—再压缩流变固结与渗透试验,绘制了大量包括孔压消散曲线在内的试验结果曲线,并进行了分析总结。试验结果表明,萧山软粘土具有明显的非线性和流变特性,超固结比对次固结系数有显著的影响。 4.提出了一种精度高、应用方便的根据试验数据确定线性流变模型参数的非线性拟合方法,编制了相应的自定义函数;利用该拟合方法对萧山软土一维流变固结试验数据进行了拟合,得到了三元件和四元件流变模型的参数,分析了其变化规律,并根据所得参数,结合解析理论对试样的沉降和孔压计算值与试验实测值进行了对比。 5.确定了萧山软土的非线性流变模型参数,根据得到的参数利用现有的非线性流变固结半解析理论进行了计算,并将计算结果与实测值进行了对比。结果表明,理论计算所得的沉降和孔压与试验实测值基本相符;与线性流变模型相比,非线性流变模型更适合于萧山软土。


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