軟土一維非線性固結(jié)理論與試驗(yàn)對(duì)比研究.pdf

1、非線性是軟土所固有的復(fù)雜特性之一。歷經(jīng)五十年的發(fā)展，非線性固結(jié)理論研究已經(jīng)取得了較為豐富的成果，但關(guān)于土體非線性滲透模型與壓縮模型的選定及其參數(shù)確定、以及應(yīng)力歷史影響等問題仍然是困擾非線性固結(jié)理論應(yīng)用和發(fā)展的難題。本文通過室內(nèi)試驗(yàn)與理論分析，對(duì)正常固結(jié)以及超固結(jié)軟土的一維非線性固結(jié)理論進(jìn)一步開展了較系統(tǒng)深入的研究。主要內(nèi)容和創(chuàng)新工作包括： (1)詳細(xì)介紹了GDS高級(jí)固結(jié)儀的系統(tǒng)組成、功能特性以及試驗(yàn)原理和操作步驟，并利用該系統(tǒng)對(duì)

2、蕭山軟黏土進(jìn)行了分級(jí)加載固結(jié)滲透試驗(yàn)、壓縮.回彈.再壓縮的固結(jié)滲透試驗(yàn)、超固結(jié)土的單級(jí)加載和平行試驗(yàn)以及CRS固結(jié)試驗(yàn)?；谠囼?yàn)結(jié)果，總結(jié)出適用于蕭山正常固結(jié)軟黏土的4種非線性滲透模型和3種非線性壓縮模型；進(jìn)一步研究了超固結(jié)土的非線性滲透和壓縮特性，發(fā)現(xiàn)超固結(jié)土與正常固結(jié)土的區(qū)別不僅表現(xiàn)在壓縮性方面，也表現(xiàn)在滲透性方面；并獲得了蕭山軟黏土相應(yīng)于常用非線性滲透和壓縮模型的參數(shù)取值范圍。 (2)通過CRS固結(jié)試驗(yàn)與常規(guī)固結(jié)滲透試驗(yàn)的

3、結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了采用CRS非線性固結(jié)理論測定固結(jié)模型參數(shù)的可靠性，表明了CRS固結(jié)試驗(yàn)具有大大縮短固結(jié)試驗(yàn)時(shí)間、連續(xù)加載測點(diǎn)精確、減少土樣擾動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，有著良好的應(yīng)用和推廣前景。 (3)基于總結(jié)出的雙曲線模型、lgP-Igo'模型等3種非線性壓縮模型和Davis假定，建立了相應(yīng)的正常固結(jié)軟土一維非線性固結(jié)方程，并首次給出了瞬時(shí)加載和逐步加載條件下的解析解。同時(shí)將各解析解與現(xiàn)有Davis解、Terza曲i解等進(jìn)行了綜合比較，并分析了

4、軟土的一維非線性固結(jié)性狀。 (4)引入1ge-lgo'分段壓縮和1ge-lgkv，分段滲透模型，以及e-lgo'分段壓縮和e-lgkv分段滲透模型，首次建立了能綜合考慮超固結(jié)土在滲透性與壓縮性兩方面分段差異性的超固結(jié)軟土一維非線性同結(jié)半解析解，并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序ODNCALOS-Ⅲ和ODNCALOS-IV。通過與本文及現(xiàn)有非線性固結(jié)解析解的對(duì)比，驗(yàn)證了半解析解和程序的正確性。進(jìn)而利用所編程序，對(duì)超固結(jié)軟土一維非線性固結(jié)性狀作

5、了較為深入的研究。研究表明：荷載大小、先期固結(jié)壓力、土體壓縮性和滲透性的變化等都對(duì)超同結(jié)土的非線性固結(jié)性狀有明顯的影響，其中超固結(jié)階段和正常固結(jié)階段的滲透指數(shù)比值Cke/Ck僅影響士體的同結(jié)速率，而不影響最終沉降；不考慮超同結(jié)土與正常固結(jié)土在滲透性方面的差異，將會(huì)高估超j占I結(jié)土的同結(jié)速率。 (5)利用本文建立的非線性同結(jié)半解析理論對(duì)蕭山軟黏士試樣的固結(jié)過程進(jìn)行了全程模擬計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測值進(jìn)行了對(duì)比分析；同時(shí)還將利用

6、本文解析解和半解析解模擬計(jì)算獲得的理論曲線與試驗(yàn)實(shí)測曲線進(jìn)行了綜合比較。結(jié)果表明：基于e-lgo'分段壓縮和e-lgkv分段滲透模型建立的半解析理論和程序ODNCALOS-Iv對(duì)蕭山軟黏士更適合；綜合考慮了土體的非線性壓縮和滲透特性的半解析解，比假定固結(jié)系數(shù)為常數(shù)的解析解，與試驗(yàn)實(shí)測曲線更接近。本文所開展的基于GDS高級(jí)固結(jié)儀的固結(jié)滲透試驗(yàn)和CRS固結(jié)等試驗(yàn)及其相關(guān)研究，為軟土非線性參數(shù)的合理測定提供了較為可行的技術(shù)；給出的基于雙曲線等