太湖湖沼相沉積土結(jié)構(gòu)性宏觀土力學(xué)評(píng)價(jià)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(xué)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(yàn)與理論研究對(duì)進(jìn)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(wèn)題最終需要用工程的手段來(lái)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(xué)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(xiàng)目為依托，結(jié)合近年來(lái)高等級(jí)公路建設(shè)的大量工程設(shè)計(jì)與施工資料以及施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)資料，立足土結(jié)構(gòu)性研究的土力學(xué)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(duì)太湖湖沼相典型天然沉積軟土結(jié)構(gòu)性的宏觀力學(xué)效應(yīng)及其應(yīng)用進(jìn)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(yàn)入手，探求土體的結(jié)構(gòu)性與土體力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，重點(diǎn)考察原狀土的固結(jié)與壓縮性狀以及加壓速率對(duì)其性狀的影響。且在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，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(qiáng)度與

3、應(yīng)力水平在加載過(guò)程中對(duì)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(diǎn)將其簡(jiǎn)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(guò)計(jì)算分析，較真實(shí)地描述了瞬時(shí)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(shí)測(cè)沉降資料表明，現(xiàn)行規(guī)范法計(jì)算所得的水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)沉降與實(shí)測(cè)沉降存在較大偏差，總結(jié)分析認(rèn)為其原因主要是下臥層土體的力學(xué)參數(shù)指標(biāo)存在不同程度的失真，沒(méi)有考慮到應(yīng)力水平與取樣擾動(dòng)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(jìn)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(guò)應(yīng)力擴(kuò)散系數(shù)η對(duì)下臥層附加應(yīng)力進(jìn)行修正，推導(dǎo)出考慮實(shí)際應(yīng)力水平、取樣擾動(dòng)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(jì)算公式，并將此公式用于水泥攪拌樁復(fù)合地基下臥層土體沉降計(jì)算，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果能較好的與實(shí)測(cè)沉降結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了該

5、方法的合理性和可行性。 最后，插打塑料排水板會(huì)使天然結(jié)構(gòu)性土體受到擾動(dòng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，工程性質(zhì)改變，這種施工過(guò)程中土體受到的原位擾動(dòng)有別于現(xiàn)場(chǎng)取土、應(yīng)力釋放等引起的試樣擾動(dòng)。在天然土體原位擾動(dòng)機(jī)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(dòng)度的評(píng)價(jià)方法與針對(duì)原位擾動(dòng)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(dòng)軟土塑料排水板地基固結(jié)及擾動(dòng)引起附加沉降計(jì)算，實(shí)例計(jì)算表明，施打塑料排水板的施工擾動(dòng)減緩了地基固結(jié)速率