EVP模型及其在预压处理软土路基水平位移计算中的应用

发布时间：2019-10-24 16:54

【摘要】：【目的】研究将EVP模型应用于预压荷载作用下软土路基水平位移计算的可行性,为软土路基稳定性的评价与控制提供支持。【方法】通过绘制应力和应变增长路径变化的图形,分析了真空预压、堆载预压以及真空-堆载联合预压法加固软土路基时土体的应力和应变变化,介绍了EVP模型的基本公式和计算过程,提出了用该模型表示软黏土的应力-应变关系,结合经典比奥固结理论,推导了考虑蠕变的预压荷载作用下软土固结变形的有限单元计算方法,并进行了工程实例计算。【结果】1)不同预压方法的应力路径和应变路径均不相同;2)用EVP模型描述不同预压荷载作用下软黏土的应力-应变关系时,其具有不考虑应力路径和不划分主、次固结的优越性;3)在比奥固结理论中,用EVP模型反映软土的物理方程时,能全面描述考虑弹黏塑性质的软土路基的固结变形,可准确计算软土路基的水平位移;4)EVP模型的软土土体黏性参数ψ/V和塑性参数λ/V对水平位移都有比较明显的影响。【结论】用EVP模型反映软土的弹黏塑性的本构关系时,可相对准确地计算预压荷载作用下软土路基的水平位移。
【图文】：

图１堆载预压（ａ）与真空预压时（ｂ）有效应力的增长变化Ｆｉｇ．１Ｇｒｏｗｔｈｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｏｆｓｕｒｃｈａｒｇｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ（ａ）ａｎｄｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ（ｂ）１．２预压方法应变分析堆载预压与真空预压时土体的应变路径如图２所示。堆载预压加固软土路基时，在加荷边缘和靠近地表的地方，水平向有效应力的增加量Δσ′３＞ｋ０×Δσ′１（其中ｋ０为土的侧压力系数，Δσ′１为竖直向有效应力的增加量），应力路径指向ｋ０线的下方，侧向变形指向加固区。但随着地基深度的增加，有效应力增量Δσ′３沿深度方向很快衰减，因而Δσ′３＞ｋ０×Δσ′１，应力路径指向ｋ０线的上方，这些点的侧向变形指向加固区外。所以堆载预压处理路基时，土体容易发生侧向挤出变形。图２堆载预压与真空预压时土体的应变路径Ｆｉｇ．２Ｓｔｒａｉｎｐａｔｈｏｆｓｏｆｔｓｏｉｌｏｆｓｕｒｃｈａｒｇｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ真空－堆载联合预压法是真空预压和堆载预压的有效组合，虽然堆载过程中地基土体也会发生侧向挤出变形，但由于有真空荷载的作用，真空预压产生的侧向收缩变形与堆载预压产生的侧向挤出变形有一部分可以相互抵消。２土体流变的弹黏塑模型大量的工程实际和试验研究都证实，土体是具有弹性、塑性和黏滞性的弹黏塑体［１２－１３］。借鉴Ｂｊｅｒ－ｒｕｍ的时间线模型，Ｙｉｎ等［１４］提出了一个三维的ＥＶＰ模型，该模型是在“参考时间线”和“等效时间”等的基础上，推导出的一个不受瞬时施加应力大小

图１堆载预压（ａ）与真空预压时（ｂ）有效应力的增长变化Ｆｉｇ．１Ｇｒｏｗｔｈｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｏｆｓｕｒｃｈａｒｇｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ（ａ）ａｎｄｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ（ｂ）１．２预压方法应变分析堆载预压与真空预压时土体的应变路径如图２所示。堆载预压加固软土路基时，在加荷边缘和靠近地表的地方，水平向有效应力的增加量Δσ′３＞ｋ０×Δσ′１（其中ｋ０为土的侧压力系数，Δσ′１为竖直向有效应力的增加量），应力路径指向ｋ０线的下方，侧向变形指向加固区。但随着地基深度的增加，有效应力增量Δσ′３沿深度方向很快衰减，因而Δσ′３＞ｋ０×Δσ′１，应力路径指向ｋ０线的上方，这些点的侧向变形指向加固区外。所以堆载预压处理路基时，土体容易发生侧向挤出变形。图２堆载预压与真空预压时土体的应变路径Ｆｉｇ．２Ｓｔｒａｉｎｐａｔｈｏｆｓｏｆｔｓｏｉｌｏｆｓｕｒｃｈａｒｇｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ真空－堆载联合预压法是真空预压和堆载预压的有效组合，虽然堆载过程中地基土体也会发生侧向挤出变形，但由于有真空荷载的作用，真空预压产生的侧向收缩变形与堆载预压产生的侧向挤出变形有一部分可以相互抵消。２土体流变的弹黏塑模型大量的工程实际和试验研究都证实，，土体是具有弹性、塑性和黏滞性的弹黏塑体［１２－１３］。借鉴Ｂｊｅｒ－ｒｕｍ的时间线模型，Ｙｉｎ等［１４］提出了一个三维的ＥＶＰ模型，该模型是在“参考时间线”和“等效时间”等的基础上，推导出的一个不受瞬时施加应力大小
【作者单位】： 延安大学建筑工程学院;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室;北车建设工程有限责任公司;
【基金】：国家自然科学基金项目(51309199) 国家科技支撑计划项目(2013BAJ06B00) 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室开放基金项目(GH201101) 陕西省教育厅科学研究计划项目(12JK0922)
【分类号】：U416.1

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本文编号：2552626