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云南泥炭、泥炭质土的力学特性及本构模型研究

熊恩来  
【摘要】:我国泥炭土的分布具有明显的不平衡性,主要集中分布在五大泥炭聚集区:东北山地现代泥炭聚集区,西部高原现代泥炭聚集区,长江中下游平原埋藏泥炭聚集区,云贵高原埋藏泥炭聚集区,雷州半岛埋藏泥炭聚集区。从省、市、自治区泥炭储量来看,四川省泥炭资源最丰富,云南省次之,甘肃、江苏、西藏、黑龙江、安徽、吉林、内蒙古、新疆等均是泥炭储量超亿吨的省份。 云南泥炭类土作为一种特殊土,具有孔隙比大,含水量大,压缩性高,有机质含量高等特点。此类土大多处于第四系湖相及河湖相沉积层上,其组成物质多为流塑-软塑-可塑状态的泥炭、淤泥、粘土、有机质粘土、粉质粘土等软土,还有粉砂、细砂、砾砂松散沉积层。与其它省的泥炭土相比,云南泥炭土具有更高的含水量、孔隙比,地区区域性很强。诸多土类中,泥炭是最为少见的软土,因为理论研究较少,有必要对其基本力学特性及模型参数进行研究分析,并结合工程对泥炭地基处理进行必要的探讨。 本论文采用云南省昆明市某岩土工程勘察的土样,针对同一土层、不同深度的泥炭类原状土,按不同有机质含量进行基本物理力学实验和室内静三轴实验研究。得出泥炭类土具有天然重度小,介于9.5~12kN/m~3之间;孔隙比较大,大多数介于2.5~8.5之间,有些甚至更高;含水量高,介于100%~600%之间;有机质含量高,介于10%~65%之间;压缩系数高,大多数介于1.5~15MPa~(-1),有的更高。考虑到泥炭类土这种特殊土采用邓肯-张模型中的弹性模量和泊松比的选定比较困难,尤其是泊松比受实验方法的影响较大,而K-G模型同时采用了压缩实验和剪切实验结果,这显然比只采用剪切实验结果更为合理。因此本论文采用K-G模型,体变模量K_t的确定是以Domaschuk-Valliappan模型为依据的,而剪切模量G_t的确定是以邓肯-张模型为依据的,得出本文模型参数e_(ao)=6.61,λ=0.489;K介于50~100之间,n介于0.4~0.75之间,R_r介于0.85~0.95之间;内凝聚力C介于15~30kPa之间,内摩擦角Φ于10°~25°。从而为实际工程提供了参考依据。 泥炭地基的处理方法很多,应根据工程地质条件、工期、造价及环境要求等选用。本论文通过基本的物理力学实验得出泥炭、泥炭质土有机质含量很高,因为只采用水泥进行地基加固效果不明显,在进行水泥土实验时,适当加入一些石膏,效果有明显改善。并通过实际工程,采用深层搅拌法处理泥炭土地基,室内


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