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不同应力路径吹填软土结构性力学特性研究

刘琦  
【摘要】:目前,天津滨海新区采用近海新近沉积的海底淤泥作为吹填材料来进行围海造陆,其组成主要以细颗粒为主,经过真空预压处理后具备一定的结构性。由于吹填软土特殊的物理特性以及结构性对工程的设计和安全影响很大,需对其结构特性进一步研究。 近几十年来,随着人口的增长,城市地上空间日趋拥挤,导致城市高层建筑、地下交通、隧道工程及地下空间工程的蓬勃发展,地下空间被大力的开发利用,开挖工程对临近建筑物的安全产生影响,开挖引起的土体变形等安全问题促使人们开始研究应力路径对土体力学特性的影响。因此,不同应力路径对土体力学特性影响的研究也越来越被广泛重视。 本文针对以上问题,在前人研究的基础上,以经过真空预压处理的天津滨海新区吹填软土为试验材料,采用室内试验的方法,来研究其结构性力学特征,主要研究内容及成果如下: 1、研究吹填软土的基本物理特性,对原状与重塑土样进行一维固结、无侧限抗压强度、常规三轴固结不排水对比试验,结果表明:原状土的抗压及抗剪能力明显大于重塑土,原状土在结构屈服前后有拐点;重塑土会出现屈服,且随固结压力的增大而逐渐显现出来。 2、基于实际工程,针对天津吹填软土开展相应简化的三条应力路径试验:堆载轴向加荷状态(INP)、轴向加荷侧向卸荷状态(KCP)、开挖过程侧向卸荷状态(DEP),选用先进的WF应力路径三轴仪和创新的试验方案,探讨不同应力路径吹填软土的结构性力学特征的变化规律,结果表明:(1)土体的结构屈服应力不是一个定值,会随着周围环境而变化,围压与应力路径两个因素对吹填软土的结构屈服应力影响比较大。(2)在不同应力路径下,孔压的变化规律不仅与周围环境有关,还与土体的结构屈服状态有关。(3)有效应力路径在土体结构屈服前后都出现明显的偏转,呈现“S”型。(4)增P路径的抗剪强度最大,等P路径的抗剪强度居中,减P路径的抗剪强度最低;且不同应力路径对粘聚力的影响比对内摩擦角的影响大。(5)应力路径阶段未达到结构屈服状态的抗剪强度包线呈折线型,而应力路径阶段达到结构屈服状态后土样的抗剪强度包线呈直线型。


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