太湖湖沼相沉積土結(jié)構(gòu)性宏觀土力學評價及應(yīng)用.pdf

1、天然沉積的軟粘土，通常具有與其相應(yīng)重塑樣截然不同的力學性質(zhì)，結(jié)構(gòu)性是其中最為重要的特性之一。由于工程的需要，開展天然軟粘土結(jié)構(gòu)性的試驗與理論研究對進一步弄清軟土地基的固結(jié)沉降特性很有必要。土體所面臨的工程問題最終需要用工程的手段來解決，研究土結(jié)構(gòu)性及其應(yīng)用的最好方法仍然是土力學方法。本文正是基于以上思路，以常州地區(qū)高速公路建設(shè)項目為依托，結(jié)合近年來高等級公路建設(shè)的大量工程設(shè)計與施工資料以及施工過程中的監(jiān)測資料，立足土結(jié)構(gòu)性研究的土力學研

2、究方法，在分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，繼承前人成果的合理內(nèi)核，對太湖湖沼相典型天然沉積軟土結(jié)構(gòu)性的宏觀力學效應(yīng)及其應(yīng)用進行了系統(tǒng)研究。 首先，結(jié)合太湖湖沼相典型天然沉積軟土的薄壁樣，從結(jié)構(gòu)性軟土的固結(jié)壓縮試驗入手，探求土體的結(jié)構(gòu)性與土體力學性質(zhì)之間的關(guān)系，重點考察原狀土的固結(jié)與壓縮性狀以及加壓速率對其性狀的影響。且在試驗的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)性進行了評價，并探討了固結(jié)系數(shù)與滲透系數(shù)隨應(yīng)力水平的變化規(guī)律。 其次，考慮到結(jié)構(gòu)強度與

3、應(yīng)力水平在加載過程中對固結(jié)系數(shù)與滲透系數(shù)的影響，以固結(jié)屈服應(yīng)力為轉(zhuǎn)折點將其簡化為分段模型，并結(jié)合結(jié)構(gòu)性軟土地基的一維固結(jié)理論，通過計算分析，較真實地描述了瞬時荷載作用下太湖湖沼相地區(qū)天然沉積結(jié)構(gòu)性軟土地基的固結(jié)規(guī)律。 然后，據(jù)大量實測沉降資料表明，現(xiàn)行規(guī)范法計算所得的水泥攪拌樁復合地基設(shè)計沉降與實測沉降存在較大偏差，總結(jié)分析認為其原因主要是下臥層土體的力學參數(shù)指標存在不同程度的失真，沒有考慮到應(yīng)力水平與取樣擾動的影響。鑒于此，回

4、顧了幾種比較經(jīng)典的還原原位壓縮曲線的方法，并分析了各方法的可行性及存在的缺陷，在此基礎(chǔ)上提出了更加方便工程應(yīng)用的改進的Nagaraj法，得到了3段式(剛性變形段、結(jié)構(gòu)破損段、結(jié)構(gòu)完全喪失段)土層原位壓縮曲線。且通過應(yīng)力擴散系數(shù)η對下臥層附加應(yīng)力進行修正，推導出考慮實際應(yīng)力水平、取樣擾動影響及土結(jié)構(gòu)性與修正后附加應(yīng)力的下臥層沉降計算公式，并將此公式用于水泥攪拌樁復合地基下臥層土體沉降計算，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果能較好的與實測沉降結(jié)果相吻合，驗證了該

5、方法的合理性和可行性。 最后，插打塑料排水板會使天然結(jié)構(gòu)性土體受到擾動，導致結(jié)構(gòu)強度降低，工程性質(zhì)改變，這種施工過程中土體受到的原位擾動有別于現(xiàn)場取土、應(yīng)力釋放等引起的試樣擾動。在天然土體原位擾動機理的分析研究基礎(chǔ)上，給出了結(jié)構(gòu)性軟土地基施工擾動度的評價方法與針對原位擾動土的原位壓縮曲線。結(jié)合工程算例，從土結(jié)構(gòu)性角度探討分析擾動軟土塑料排水板地基固結(jié)及擾動引起附加沉降計算，實例計算表明，施打塑料排水板的施工擾動減緩了地基固結(jié)速率