番禺软土固结蠕变试验与本构模型分析

发布时间：2020-10-17 03:25

　　 在我国软土主要分布在长三角洲、珠三角洲、渤海湾以及福建、浙江等沿海地区,其明显的蠕变特性对实际工程中的工后沉降有很大的影响。随着我国家经济的快速发展,围海造陆的不断兴起大型建设工程迅速发展,许多实际工程的基础修筑在软弱的地基上,软土地基会发生的蠕变变形,产生过大的不均匀沉降会影响到建筑物或构筑物的使用寿命和使用安全。能够建立准确、真实的描述软土蠕变变形的本构模型,可以较好的预测工程实践中软土变形的发展。本文以广州番禺原状软土为研究对象,通过一维固结蠕变试验和扫描电镜试验,从宏观和微观方面出发,探究软土蠕变变形机理,研究软土蠕变本构模型。本文的主要研究内容以及结论有如下几点:(1)对番禺天然软土进行固结蠕变试验,试验结果表明,在不同轴向应力作用下,番禺软土的蠕变变形都会随时间增长而增大,但在不同轴向应力下各蠕变应变量的增长幅度不同。在分别加载过程中,随着轴向应力的增大,番禺原状土样的孔隙比e不断降低,土样的压缩变形量逐渐增加。番禺软土是一种具有黏弹塑性特性的软土,其塑性变形随着轴向应力的提高而显著。(2)对番禺原状土样和固结蠕变后土样进行SEM(扫描电镜)试验,采用IPP(Image Pro Plus)图像处理技术对SEM图像进行处理,发现番禺原状土样的微观结构主要是以蜂窝状结构和基质状结构为主,土体颗粒接触方式主要为边-边接触和边-面接触;软土在蠕变过程中,土体颗粒和孔隙大小的变化都遵循大孔隙优先改变原则,颗粒和孔隙的轮廓变得“圆滑”且形状趋向于扁圆形。番禺软土在蠕变后,颗粒的定向性变得更有序,孔隙的定向性变得混乱。(3)从宏微观的角度出发,基于前文的蠕变试验成果,采用定性定量的分析方法,结合宏观力学特性和微观结构特征,分析番禺软土在荷载作用下的蠕变变形机理。番禺软土蠕变属于衰减型蠕变,会出现衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段。软土蠕变过程中,微观结构从无序状态历经过渡到有序(定向)状态,到宏观层面体现出另外一种无序状态的过程;蠕变影响因素较多,在研究软土蠕变机理时,选择合理的时间尺度和变形尺度尤其重要。(4)根据番禺软土蠕变变形曲线的分析,将蠕变变形划分为三部分:线性黏弹性变形、线性黏塑性变形和非线性黏塑性变形。通过对番禺软土的应力与应变等时蠕变曲线分析,发现番禺软土蠕变具有非线性蠕变特性,基于半理论半经验的建模思路,提出了番禺软土非线性蠕变本构模型,通过模型计算不同固结试验条件下的蠕变变形,其计算结果与软土蠕变试验数据吻合程度较高,说明所建立的非线性蠕变本构模型能较好的描述番禺软土的蠕变变形特征。通过对珠海金湾软土固结蠕变变形的预测,非线性蠕变模型拟合曲线与试验曲线吻合程度较好,证明了该本构模型适用于描述珠三角地区软土蠕变特性。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU447
【部分图文】：

.1 研究背景与意义在我国软土主要分布在长三角洲、珠三角洲、渤海湾以及福建、浙江等沿海地区土是泥炭、泥炭质土、淤泥、淤泥质土等土的统称，其典型类型有淤泥和淤泥质土同类型的软土有不一样的力学特征和工程特性。随着我国家经济的快速发展，围海造陆的不断兴起（如图 1-1 所示），大型建设如机场、港口、地铁隧道、高层建筑等迅速发展，大部分工程的基础通常修筑在软之上，再加上建筑工程规模和复杂性的增大，给我们带来了诸多复杂的工程难题。，软土的工程特性的研究正成为当前研究的热点，具有巨大的社会和经济效益。

广州大学硕士学位论文年里由于路基的不均匀沉降，路面不断地发生下沉、隆起和开裂，最大沉降落差为严重影响行车安全，如图 1-3 所示。在 2013 年广州市番禺区某单元居民住宅楼软土蠕变的特性考虑不周，地基基础发生了过大的不均匀沉降，导致楼体发生过斜存在着重大的安全隐患，造成不良的社会影响，如图 1-4 所示。有资料显示，因软土蠕变引起的不均匀沉降灾害给珠三角地区的经济造成重为了解决实际工程中遇到的软土问题，对珠三角软土蠕变特性和机理进行探究是要的，已成为目前岩土研究领域的关注的热点。

广州大学硕士学位论文年里由于路基的不均匀沉降，路面不断地发生下沉、隆起和开裂，最大沉降落差为严重影响行车安全，如图 1-3 所示。在 2013 年广州市番禺区某单元居民住宅楼软土蠕变的特性考虑不周，地基基础发生了过大的不均匀沉降，导致楼体发生过斜存在着重大的安全隐患，造成不良的社会影响，如图 1-4 所示。有资料显示，因软土蠕变引起的不均匀沉降灾害给珠三角地区的经济造成重为了解决实际工程中遇到的软土问题，对珠三角软土蠕变特性和机理进行探究是要的，已成为目前岩土研究领域的关注的热点。
【参考文献】

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本文编号：2844197