循环荷载作用下软粘土的累积变形特性的研究

研究了海洋原状软粘土的不固结、不排水动力特性，依据循环三轴试验结果，分析得出了一种描述海洋软粘土受到循环荷载作用时的累积变形的简便表达式，把软粘土的循环累积变形与其受到的静应力、循环应力以及循环次数的关系统一表示出来，为研究海洋软粘土的地基变形和承载力提供了便于应用的研究结果．     

软基黏土心墙堆石坝三维有限元沉降变形计算

团结水库大坝是位于软基的黏土心墙堆石坝,所面临变形控制难等设计难点,结合黏土心墙堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出软基抗变形工程措施。采用三维有限元软件建立了坝体、坝基的有限元计算模型,坝壳料的静力学本构采用了邓肯张非线性弹性E-B模型,计算分析了坝体竣工期与正常蓄水位时的变形量。结果表明：坝体在竣工期、正常运行期变形规律合理,黏土心墙不会发生水力劈裂。     

饱和软粘土动变形计算的一种模式

本文从经典弹塑性理论出发，根据Ｐｒｅｖｏｓｔ模型的基本原理，把弹塑性运动硬化规律与等向硬化规律结合起来，引入塑性硬化模量场的概念，推导了土体的弹塑性本构关系。通过试验建立了动模量弱化公式。并将弱化公式与本构关系结合起来。应用于软土地基的动变形计算。还对“渤海六号”石油钻井平台在波浪荷载作用下的沉降，进行了模拟计算。     

饱和黏土循环剪切强度与变形特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在不固结、不排水条件下对黏土的单调和循环剪切应力-应变关系与剪切强度特性进行了研究.单调剪切试验表明剪切强度随应变速率的增加而增大,在双对数坐标下,剪切强度与应变速率之间近似地符合线性关系;循环剪切试验表明对于某一给定的初始剪应力,循环剪切强度大小是循环软化效应和应变速率效应共同作用的结果,结合单调剪切强度应变速率之间的对应关系,提出了近似消除速率效应的循环剪切强度归一化方法,通过归一化表明,不同循环次数的循环剪切强度与初始剪应力之间的试验数据点分布在一个狭窄区域内,通过一个二次方程即可拟合表示.以此为基础,提出了循环剪切强度的简便确定方法,可减少海洋地基稳定性分析中的试验工作量.     

饱和软黏土应变累积特性及经验模型

为了更加真实地描述地基饱和软黏土在长期交通循环荷载作用下的永久变形特性,借助GDS变围压动三轴试验系统对温州饱和软黏土开展了一系列恒定围压应力路径(CCP)以及变围压应力路径(VCP)下的部分排水循环加载试验,重点分析了循环动应力比(CSR)、应力路径(α)及其长度(L)对饱和软黏土永久轴向应变的影响。试验结果表明:在给定的循环次数(N)下,永久轴向应变随着CSR的增大和α的减小而增大,可分别采用指数函数和对数函数描述永久轴向应变与CSR和α之间的关系。基于试样经历10 000次循环后的永久轴向应变,通过归一化处理发现归一化永久轴向应变(ε^p_{a,10 000}/ε^p,CCP_{a,10 000})与归一化应力路径长度(L/L_CCP)和归一化平均主应力幅值(p^ampl/p^ampl_CCP)之间分别呈对数和线性关系且与CSR无关。进一步构建了考虑CSR、α以及N综合影响的对数型经验模型并对不同应力路径下的永久轴向应变进行了预测,预测结果与实测值呈现出较好的一致性。     

饱和软黏土微观结构样品制取新技术

土体的结构性研究是土力学研究的前沿课题之一,其中制约饱和软黏土微观结构研究的关键因素是测试分析方法和取样制样方法.软黏土具有高含水率的工程特征,因此不易于取样,有必要借助薄壁取土器和以液氮为冷源的人工冻结技术获得其原状样品.以深圳大鹏湾吹淤造陆工程项目的淤泥为例,基于冻土热物理参数(未冻含水量、导热系数和容积热容量等)...     

循环荷载后饱和海相软黏土不排水静力试验研究

通过静、动三轴试验,研究了波浪循环荷载作用对饱和海相软黏土不排水静力特性的影响.试验结果表明:循环荷载作用后,饱和海相软黏土不排水剪在q～p'平面上的应力路径与超固结土相似,循环应力幅值比越大,土体表现的超固结性越强.循环荷载的作用会导致不排水剪阶段孔压的降低,孔压系数表现出超固结土的性质,正常固结土、超固结土和由循环荷载作用导致的似超固结土在不排水剪破坏时的孔压系数均随着平均有效应力比值pi'/pc'的增大而增大.此外,循环荷载作用会导致软黏土不排水强度发生变化,当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'小于0.175或循环荷载后弱化指数大于0.70时,不排水强度降低;当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'介于0.175～0.256或弱化指数介于0.54～0.70时,循环荷载后不排水强度略有增大.     

原状饱和软黏土单剪强度试验研究

饱和软黏土广泛分布在我国沿海地区,随着基础设施建设的发展,与饱和软黏土相关的建设项目逐渐增多。为此,通过对原状饱和软黏土进行单剪、直剪试验,分析其应力与变形的关系,与直剪试验进行对比,探讨了单剪抗剪强度与变形比的关系。结果表明,对于原状饱和软黏土:单剪试验应力-变形曲线与直剪试验类似;单剪试验抗剪强度低于直剪试验,特别是内摩擦角只有直剪试验的85%;单剪试验的剪应力取值应该是:应力-变形曲线中若剪应力出现峰值则取峰值,否则取变形比Δl/D为4%时对应的剪应力。     

黏土地基近海风机桶形基础累积变形研究

基于黏土循环累积变形的半经验公式,将土体循环累积变形等效为蠕变,形成了近海风机桶形基础累积变形的有限元计算方法。在长期实测响水近海海域风、浪数据的基础上,以已建2 MW风机参数进行分析,得到了不同循环作用次数下桶形基础中心沉降量、不均匀沉降量和倾斜率。计算结果表明,风机运行期内桶形基础变形可满足风机运行要求。     

交通荷载路径下超固结软黏土变形特性研究

长期交通荷载作用下软基道路往往产生过大沉降,超载预压地基处理是目前控制沉降的有效方法。经超载预压处理后,路基软土表现出明显的超固结特性。利用GDS空心圆柱扭剪系统模拟交通荷载应力路径,对不同超固结比软黏土进行不排水循环加载试验,研究超固结比对软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线发展规律、回弹模量发展规律的影响。试验结果表明:超固结作用可以限制循环荷载作用下软黏土累积应变的发展;当荷载一定时,土体的超固结比越大,循环荷载作用下的累积应变值就越小,孔压和累积应变达到稳定所需要的循环次数就越少;当荷载一定时,超固结比越大,应力-应变滞回曲线随循环次数的变化越不明显;土体的回弹模量越大,弹性特征越明显。     

变荷载下饱和软黏土一维大应变固结解析理论

基于软黏土一维非线性大应变固结基本理论，建立了能考虑荷载变化、土层自重等因素影响的拉格朗日坐标下以超静孔压u为变量的一维大应变固结控制方程，并通过对土体压缩性和渗透性的假定获得了方程的解析解。基于此解，分析了单级等速加荷条件下软黏土一维大应变固结性状。从中可见，大应变固结过程中土体变形的发展要快于超静孔压的消散；荷载增大，超静孔压消散趋慢；加荷速率越大，土体固结越快；考虑土层自重影响时孔隙比的分布更为合理。此外，本文的解析解也可用于验证各种大应变固结数值解法的正确性。     

循环荷载作用下珠海隧道饱和黏土软化试验研究

通过对珠海隧道正常固结饱和粉质黏土和淤泥质黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究循环荷载作用下土体软化情况。根据软化指数定义,得到土体软化指数曲线;分析了循环荷载过程中土体割线剪切模量发展规律;探讨动应力对土体软化的影响。结果表明:试样在每一循环次数中都存在临界屈服应变ε_p;循环次数较少时,土体刚度软化现象明显,随循环次数逐渐增加,土体刚度软化程度降低甚至不发生刚度软化;相对于加载波形为正弦波而言,半正弦波提高了土体刚度软化程度;动应力的提高增加了土体软化的程度。     

饱和软粘土上建筑物沉降计算方法

正目前,在我国沿海城市的地基基础设计中,基本上都遇到有软弱土层的问题。饱和软粘土的变形与承载能力也是我们设计首先要考虑的问题。太萨基(Terzaghi,K.)的固结理论正是我们最熟悉的理论依据。但是按照太萨基的固结理论计算出来的建筑物沉降规律,无论考虑了怎样的经验修正系数进行修正,与实测结果的比较中,有的在施工阶段、有的在长期的最终观测阶段,总有不太符合的情况出现。这就引发我     

连云港软黏土次固结变形研究

本文分析了次固结产生的机理以及应力水平和应力历史对次固结系数的影响,得出在正常压力水平下,连云港软黏土的次固结系数与固结压力无关,预压不但能减小次固结系数,还能延长次固结发生的时间,从而减小软基在一定时间内的固结变形;研究了次固结系数与压缩指数和加荷比的关系,认为连云港软黏土次固结系数与压缩指数的比值为一个常数,并且受加荷比影响不大。随后,在主固结完成后次固结才产生的假定下,提出了一种次固结变形的简化计算公式,并在分析试验结果的基础上得出各种参数,验证了该方法的适用性。     

循环荷载作用下重塑饱和粉黏土的刚度弱化特性研究

以东海大桥海上风电场项目为课题背景,通过动三轴系统对重塑饱和粉质黏土开展一系列长期不排水循环加载三轴试验,分别考虑围压、动应力比和频率3种因素,特别是对高频(f5 Hz)下土体的动力弱化特性进行了研究。试验结果表明:累积塑性应变与累积孔压随着循环次数的增加而增大并且趋于稳定,呈现出应变软化和孔压软化现象。割线动变形刚度模量和割线动弹性刚度模量则随着循环次数的增加,先急剧降低然后趋于稳定,从而表现出刚度弱化现象。进一步研究了割线动弹性刚度模量与循环应变幅值的关系,割线动弹性刚度模量的衰减趋势受动应力比和频率的影响不大,与围压有关,围压越大,割线动弹性刚度模量衰减趋势越慢,衰减稳定幅值越低。     

软土地基一维非线性固结简化解法研究

为了解决饱和软土地基一维非线性固结微分方程的近似解相对误差大的问题,基于饱和软土地基一维非线性固结理论,考虑软土渗透系数和压缩性在固结过程中的非线性变化的影响, 给出了无量纲化的非线性固结控制方程,引入权重因子λ将非线性偏微分方程简化为线性方程,其中权重因子λ可取小数(0<λ<1),进而结合边界条件给出了考虑权重因子λ变化下的简化解析解。通过MATLAB软件数值编程计算对比可见:Lekha等近似解法是权重因子λ=0.5时的特例;Lekha等近似解与差分法数值解最大相对误差高达19%;采用变权重因子λ法的简化解则精度更高。文中提出的一维非线性固结简化解法便于软土非线性固结理论在工程实际中的应用。     

天津市滨海新区软黏土蠕变试验及长期强度研究

天津市滨海新区由新近吹填的软黏土组成。软黏土含水率较高、渗透性差且压缩性高,一般处于欠固结状态,土体的变形随时间变化明显,具有蠕变性,在工程施工、运行期常常会发生较大的塑性流动变形,导致地基变形引发工程事故。针对天津市滨海地区软黏土的蠕变特征,采用实验室自制的加荷设备,进行了三轴不固结不排水蠕变室内试验,研究了软黏土的蠕变特性。使用贯入仪测量软黏土蠕变前后的强度,分析了蠕变对软黏土强度的弱化作用。     

适用于饱和黏土循环动力分析的新型边界面塑性模型

为了合理评估嵌入式海洋工程结构在海洋环境中的动力响应和工作性能,有必要建立一种形式简单且能真实模拟饱和土体复杂动力特性的本构模型。本文基于广义各向同性硬化准则提出了适用于描述循环荷载作用下饱和黏土复杂动力特性的新型边界面塑性模型。模型引入广义各向同性硬化中心,实现边界面的等向硬化和运动硬化,以反映循环荷载作用下饱和黏土各向异性的演化。同时,土体的连续循环加载过程被分为三类加载事件：初始加载、卸载和再加载事件,采用不同的插值公式计算其塑性模量,以模拟循环塑性应变和孔压的累积;以该硬化中心作为映射中心,从而体现土体在卸载过程中产生的塑性变形,合理地模拟循环荷载作用下土体应力应变关系的滞回特性。应用该模型对饱和黏土在短期较高应力水平下和长期低应力水平下的循环动力特性进行预测,并与相关文献中的试验数据比较,证明了该模型的合理性。     

循环荷载作用下粉细砂累积变形的等效黏塑性本构模型

提出了适用于长期循环荷载作用下粉细砂累积变形计算的等效黏塑性本构模型及数值模拟方法。该模型基于经典弹塑性理论框架及结构安定理论,考虑了砂土材料的双屈服面及剪胀性特征,引入塑性应变随加载次数的增量表达式,预测粉细砂土材料累积不均匀变形。通过粉细砂的动静三轴试验确定模型参数,并研究了砂土累积变形规律。数值模拟结果表明,该模型对于粉细砂长期循环累积塑性变形具有良好的模拟能力,而且计算步长可任选取,适用于长期循环加载的计算。     

宁波软黏土土性相关距离计算分析

相关距离是应用随机场理论进行岩土工程可靠度分析的重要参数。基于宁波某地铁车站地质勘察资料,分析取样间距对宁波软黏土层相关距离的影响,提出宁波软黏土层相关距离在取样间距变化时的确定原则。同时,分析了依据不同土性参数和不同计算方法得到的宁波软黏土层相关距离的差异,并应用Wilcoxon单向评秩分析方法对各自的差异进行统计检验。检验结果表明,各自的差异均不存在统计显著性。结合宁波轨道交通1号线工程地质勘察资料,对该地区典型软黏土层竖向相关距离进行计算和统计,得到淤泥质黏土层和淤泥层的竖向相关距离代表值分别为0.436 m与0.352 m。