【摘 要】
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随着我国地下空间开发和地基工程实践的发展,遇到了越来越多的超固结土工程情况,例如地下工程开挖卸载再加载、软土地基堆载(真空)预压处理,等等。超固结土的变形也具有时效特性,越来越多的工程实测表明超固结土的工后沉降变形不可忽略。因此,正确认识超固结黏性土的力学变形特性和时间变形特性对指导该类地基的地下及基础建设和运营维护意义重大。本文通过一系列室内三轴蠕变试验,研究超固结黏性土的三轴蠕变特性,并在试验
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随着我国地下空间开发和地基工程实践的发展,遇到了越来越多的超固结土工程情况,例如地下工程开挖卸载再加载、软土地基堆载(真空)预压处理,等等。超固结土的变形也具有时效特性,越来越多的工程实测表明超固结土的工后沉降变形不可忽略。因此,正确认识超固结黏性土的力学变形特性和时间变形特性对指导该类地基的地下及基础建设和运营维护意义重大。本文通过一系列室内三轴蠕变试验,研究超固结黏性土的三轴蠕变特性,并在试验结果的基础上建立适用于超固结黏性土的蠕变模型及本构模型,主要工作内容与研究成果如下。1、对具有不同超固结比的黏土试样进行固结不排水剪切试验,结果表明:试样最大剪切强度值与超固结比的关系在试验范围内(OCR=1.00～3.00)大致呈线性正相关关系,且土的超固结比(应力历史)对三轴不排水剪有效应力路径的影响表现为超固结比越大,试样三轴不排水剪切有效应力路径曲线峰值越高。通过对比剪切蠕变前后不同超固结比黏土试样的CU试验结果可以得到,除了土体本身超固结比会对黏性土强度产生影响,经历过前期加载蠕变的黏土试样的抗剪强度得到了提升,蠕变后各超固结黏土的不排水剪切应力路径曲线峰值更高。2、对不同超固结比的黏土试样进行等向加载蠕变试验,结果表明:当超固结土超固结比OCR≤2.00时,试样的轴向应变及体应变均与超固结比大致呈负相关。而超固结比越大试样的次固结开始时间越早,但是次固结变形量(即蠕变量)越小。3、对具有不同超固结比的试样进行偏应力加载蠕变试验,结果表明:在受到相同偏应力作用下,超固结比越大,施加偏应力初期试样内部产生的超静孔压越小;在整个偏应力加载蠕变阶段,超固结比越大试样的轴向应变与偏应变越小,而体应变表现为正常固结土试样在整个加载阶段呈现剪缩,超固结比大于1.0的试样在加载一定时间后呈现剪胀的趋势。对于蠕变阶段,无论采用总应力蠕变分析方法还是有效应力蠕变分析方法,不同超固结比试样的蠕变变形曲线均呈现非线性变化规律,且超固结比越大,试样前期的蠕变量越小。4、利用双曲线经验模型对蠕变试验结果进行拟合,结果表明双曲线经验模型可适用于描述超固结土的蠕变特性。同时根据拟合结果对模型参数A_s、B_s进行相关性分析,得出模型参数A_s(表征最终蠕变量)对试样超固结比的变化不敏感,而模型参数B_s(表征蠕变发展的时间)随着试样超固结比增加近似呈线性增长。5、通过推导基于伏斯列夫面的超固结土本构模型,利用试验数据验证了模型中一些关键参数的定义,并利用MATLAB软件进行数学建模,证明了基于伏斯列夫面的超固结土本构模型可适用于超固结土体。最后,在超固结土本构模型的基础上,利用双曲线经验模型构造延时硬化参量,提出了一种能考虑时间效应的超固结土本构模型。
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