各向异性超固结温州软黏土小应变剪切模量与剪切特性试验研究

发布时间：2020-07-29 23:47

【摘要】：我国东南沿海地区广泛分布有湖相或者海相饱和软黏土,这种软黏土具有强度低、含水量高、孔隙比大、压缩性大等诸多不良工程性质,作为基础设施的最终承载体,在各种荷载作用下,软黏土地基极易发生变形、失稳等灾变行为,并产生大量工程问题。基于此,更加全面地了解饱和软黏土的变形、破坏及水土二相的相互作用机理,更加真实模拟饱和软黏土的工况迫在眉睫。无论自然因素,包括地质和水文变化,还是基坑开挖、预压堆载等工程实践,都会导致黏土固结状态的变化,具体表现在各向异性和超固结。在本文研究中,进行了一系列不同固结状态下(各向同性正常固结、各向同性超固结、各向异性超固结)温州软黏土和高岭土的三轴剪切和应力路径试验,并结合弯曲元试验分析和探讨了软黏土应力-应变、孔压-应变、有效应力路径、割线模量以及小变形剪切模量等特性。研究发现,不同固结状态对小应变下的剪切模量有着较大的影响,并考虑各向异性固结对Hardin公式进行了修正。软黏土的应力应变关系在不同的固结状态下分别表现出不同的应变硬化或软化。剪切强度、孔压系数、割线模量、有效应力路径等均显著受到固结状态的影响。建立了强度q_f、孔压系数A_f与OCR和K的定量关系。分析了有效应力路径的发展规律,并发现破坏线斜率与固结状态无关,对温州重塑土,其破坏线斜率M_f=1.25;对重塑高岭土,其M_f=1.12。基于应力路径试验,发现应力路径斜率η对剪切强度和有效应力路径等影响较小,对超孔隙水压力影响较大。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU41
【图文】：

演示图,工程

0' 203 2 ( ) 2NCAvm K ncM M 式中 su—— 正常固结过程中最大应力状态；'v0 ——当前有效覆岩自重；M—— 临界状态线斜率；'vm ——K0固结过程结束时的有效覆岩压力；1.3 本文研究内容在自然沉积条件下，大多数黏土通常都是 K0固结状态。然而，由于自因素如地质和水文变化，和工程实践如基坑开挖、路基和隧道施工、地基理等等，所有方向的固结应力分量产生变化，从而导致土体固结状态的变化即从 K0正常固结状态转变为各向异性超固结状态。以堆载预压和基坑开挖例，如图 1-1 所示，土单元 A 和 B 不仅由于加卸载的过程中成为超固结，且有效垂直应力与有效水平应力之比由于变形而发生了变化。 Shi[14Bozzano[43]认为工程会使得黏土产生垂直和水平应力的改变，K0系数应被为参数变量。

围压,试验设备,海涂围垦,反压控制

验器材简介试验设备简介文中所使用的试验设备是位于浙江省软弱土地基与海涂围垦工验室的循环围压动三轴系统，生产于英国 GDS 公司。仪器主要 2-1 所示。）压力室 b）围压反压控制器 c）数据传感器接

操作界面,反压

图 2-2 GDSLAB 的操作界面) 线性饱和模块试样施加反压饱和。与此同时会施加围压，使得围压比反压大 20 k强[44]，谷川[32,45]）。系统会自动检测 B 值，可设置成自动进行下一步≥0.97 时。也可以手动控制试验步骤。) B 值检测模块反压饱和完成后，进行 B 值检测，查看试样的饱和程度。B 值pton[32]孔隙水压力参数 B。3B u / ，B 值测试方法是：关闭排水试样处于不排水状态），增加围压一定的值，等待约五分钟，B 值会于稳定状态，这个稳定的 B 值来判断试样饱和程度，全部土样试验B 值≥0.97，如果未达到，重新返回饱和步骤进行饱和。) 固结模块照试验方案对试样进行各向同性固结。对于固结结束的判断标准有个是当孔压下降到和反压值相等，另一个是本文中所取的是反压排 mm3/min。

【参考文献】