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饱和软粘土渗透特性及对大变形固结影响研究

黎志辉  
【摘要】: 当土层的应力条件发生变化时,土层的渗透性也会产生相应的变化。在软土开挖工程和堆载工程中,地下水的渗透特性是地层变形的显著影响因素,因此研究软土在不同荷载情况下的渗透特性具有理论意义和工程意义。 本文以广州市番禺某地饱和软粘土为研究对象,研究在加荷与卸荷两种情况下的渗透特性,并利用室内试验得到的经验公式,研究了渗透性对一维大变形固结变形的影响。 试验结果表明:软粘土的渗透变形特性可表示为渗透系数与孔隙比的经验关系,k(e)=k_0exp[Q(e-e_0)];软粘土的渗透性与先期固结压力有关,一般当上覆荷载p大于4倍土体的先期固结压力p_c后,土体的渗透性趋于稳定;固结压力对土中水的渗透流速的影响主要集中加荷初期,随固结压力增大,渗透速度渐趋于一个稳定变化范围;固结路径与卸荷路径对饱和软粘土的渗透性影响较小;软粘土存在起始水力坡降,且在不同水力坡降下呈分段服从达西定律的特性;当试样上无竖向荷载作用时,软粘土的渗透破坏形式为流土;当作用有竖向荷载时,软粘土的渗透破坏主要表现为细小颗粒的流失。 大变形固结理论的计算结果表明:大变形算法能更准确反映土层不同时刻的固结变形,特别是考虑有限固结时间内的沉降量时,采用太沙基算法会带来很大的误差;土层渗透性对上覆应力向下传递的速度和深度有很大影响,提高土层的渗透性可以大大减小土层的固结时间;对于深厚压缩层,采用考虑渗透系数沿土层深度变化的大变形算法进行沉降计算时,要考虑土层计算厚度的折减,否则计算结果偏小。


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