静动荷载下软黏土的长期变形特性研究

发布时间：2017-10-11 01:02

  本文关键词：静动荷载下软黏土的长期变形特性研究

  更多相关文章： 软黏土 静动荷载 蠕变 长期累积变形 Yin-Graham EVP模型

【摘要】：路基软黏土在服役期内除了受到静荷载作用外,还需承担因交通工具行驶引起的低幅值交通循环动荷载作用。为了能准确地预测及控制其工后沉降特别是长期沉降,就必须深入地研究路基软黏土在静荷载下的蠕变变形和动荷载下的累积变形产生、发展的影响因素及其变化规律。本文在静荷载作用下软黏土长期蠕变(次固结)变形特性研究方面,先基于Bjerrum蠕变图和Yin-Graham EVP模型,利用切线斜率定义方法针对高速公路超载预压工况探讨了超固结软黏土次固结系数的时间效应,提出随时间增长的次固结系数双曲线理论模型。由于Bjerrum蠕变图是理想化的模型,本文还实施了一系列软黏土长期超载预压蠕变试验对上述模型提出修正,使其更符合路基土体的实际变形情况。研究结果表明,超固结软黏土的次固结系数不仅随着超固结比的增大而减小,而且随着次固结时间的增大而增大。在此基础上,本文根据修正后的次固结系数时间增长模型提出了一个考虑次固结系数时间效应的超固结软黏土工后次固结沉降计算公式,并采用简单的算例对比本文方法与传统不考虑时间效应方法之间的计算结果差别。从算例的结果可知,本文方法计算得到的工后次固结沉降一般是传统方法的1.6-5倍,并且两者之间的差距随着超固结比和服役期长度的增大而进一步加剧。因此,超固结软黏土次固结系数的长期时间效应在评估超载预压路基工后沉降时应引起足够的重视。本文随后基于英国GDS双向振动三轴试验系统实施的一系列长期排水动三轴试验模拟了低幅值交通循环动荷载作用下路基软黏土的长期累积变形,系统地研究了循环周次、静动偏应力、超固结比和振动频率等因素的影响。研究结果表明,低幅值交通循环动荷载作用下软黏土的长期累积变形随着循环周次和静动偏应力的增大而增大,随着超固结比和振动频率的增大而减小。由于静力蠕变过程和动荷载作用下长期累积变形的变形模式之间存在着相似性和可比性,本文采用Yin-Graham对数EVP模型的蠕变方程推导得到考虑循环周次、静动应力、超固结比和振动频率影响的对数长期累积应变计算公式。软黏土蠕变和长期累积变形虽然存在相似的变形模式,但它们在数值上仍是有差别的,因此本文决定基于长期排水动三轴试验结果对上述计算公式提出修正,并进行相关参数的拟合。研究结果表明,本文推导得到的长期累积变形计算方法与长期排水动三轴试验结果具有较好的拟合度,说明利用静力蠕变方程模拟软黏土在低幅值交通循环动荷载作用下的长期累积变形的方法是可行的。
【关键词】：软黏土 静动荷载 蠕变 长期累积变形 Yin-Graham EVP模型
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 主要符号与说明12-13
• 1 绪论13-29
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 静荷载下软黏土的长期蠕变变形特性研究现状15-22
• 1.2.1 软黏土蠕变机理研究15-18
• 1.2.2 软黏土蠕变计算研究18-22
• 1.3 动荷载下软黏土的长期累积变形特性研究现状22-27
• 1.3.1 软黏土累积变形因素研究22-23
• 1.3.2 软黏土累积变形计算研究23-27
• 1.4 本文主要工作27-29
• 2 Yin-Graham一维等效时间流变模型介绍及应用29-38
• 2.1 Bjerrum蠕变图29-31
• 2.2 Yin-Graham EVP模型的基本方程31-37
• 2.2.1 基本思想及相关概念31-35
• 2.2.2 模型的基本方程35-37
• 2.3 Yin-Graham EVP模型在本文的应用37-38
• 3 静荷载下软黏土的长期蠕变变形特性研究38-63
• 3.1 引言38
• 3.2 超固结软黏土次固结系数的定义方法38-40
• 3.3 超固结软黏土次固结系数的时间效应40-49
• 3.3.1 土层计算简图与说明41-42
• 3.3.2 Yin-Graham EVP模型42-45
• 3.3.3 次固结系数的时间发展规律45-49
• 3.4 超固结软黏土工后次固结沉降的计算49-50
• 3.5 软黏土的一维长期超载预压蠕变试验50-58
• 3.5.1 GDS先进固结试验系统介绍50-53
• 3.5.2 Yin-Graham EVP模型53
• 3.5.3 试验内容的说明与试验步骤53-55
• 3.5.4 试验结果的描述与分析55-58
• 3.6 次固结沉降计算方法的修正及其算例58-62
• 3.6.1 模型参数的确定58-60
• 3.6.2 计算方法的修正与算例60-62
• 3.7 本章小结62-63
• 4 动荷载下软黏土的长期累积变形特性研究63-78
• 4.1 引言63
• 4.2 软黏土长期排水动三轴试验63-68
• 4.2.1 GDS双向振动三轴试验系统介绍63-66
• 4.2.2 土样的制备与基本性质66
• 4.2.3 试验内容的说明与试验步骤66-68
• 4.3 软黏土的长期累积变形规律68-77
• 4.3.1 循环周次的影响68-70
• 4.3.2 静动偏应力的影响70-73
• 4.3.3 超固结比的影响73-75
• 4.3.4 振动频率的影响75-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 动荷载下软黏土长期累积变形的静力蠕变模拟78-92
• 5.1 引言78
• 5.2 长期塑性累积变形的静力蠕变模拟78-91
• 5.2.1 蠕变模拟的计算思路78-83
• 5.2.2 长期排水动三轴试验拟合结果83-90
• 5.2.3 蠕变模拟的塑性累积应变模型的进一步探讨90-91
• 5.3 本章小结91-92
• 6 结论与展望92-94
• 6.1 本文结论92-93
• 6.2 工作展望93-94
• 参考文献94-100
• 作者简历及发表文章情况100
• 作者简历100
• 硕士期间完成的主要学术论文100

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本文编号：1009583