软土压缩模量计算方法及其应用

采用双曲线函数对固结试验中e-p数据进行拟合,得到关于孔隙比和压缩应力的双曲线模型。在渗透系数与孔隙比关系的基础上,利用e-p双曲线模型推导软土在压缩过程中软土固结系数与有效固结应力的关系式。通过室内渗压试验的数据验证了本文计算模型的正确性。本文计算模型较好的反映了固结系数和有效固结应力之间的关系,可以为工程设计提供有益的参考。     

变荷载下双曲线模型修正土体一维固结理论

 假定土体本构关系满足双曲线模型，把利用该模型得出的孔隙比e和有效应力s ¢的双曲线关系应用到一维单层均质地基固结理论的研究中，通过假定土体的初始有效应力沿深度均匀分布和渗透系数的降低与压缩系数的减小成正比，推导出任意荷载作用下一维非线性固结理论的方程。对于所得到的非线性偏微分方程，通过x-s ¢代换化成线性偏微分方程，并按照具体的初始和边界条件采用分离变量法求出土体有效应力s ¢和超静孔隙水压力u的解，由此分别推导出按沉降定义的平均固结度Us和按平均孔隙水压力定义的平均固结度Up的表达式。采用MATLAB语言编制相应的计算程序，结合具体算例与已有的修正非线性固结理论解的结果进行对比来论证本修正的正确性。计算结果表明：固结度随着时间的增长而增长，其增长速率逐渐减小；Us值稍大于Up值；2种修正的计算结果中存在微小的差异，其原因是在推导固结方程时采用了不同的本构模型以及不同的对渗透系数变化规律的假定。     

萧山软粘土一维固结系数非线性研究

根据广泛采用的e-lgσ′和e-lgkv关系推导出饱和软粘土非线性固结系数的表达式,该式反映了有效应力、孔隙比等因素对固结系数的影响。在固结过程中,利用可以测量孔压并在固结完成后可进行渗透试验的GDS先进固结试验系统对饱和的萧山软粘土进行一维固结试验,得到了压缩指数和渗透指数。利用非线性理论进行计算并与试验结果进行对比分析,发现土体在固结过程中固结系数是呈现非线性变化的。     

地面沉降过程中固结系数的试验研究

根据渗透系数和孔隙比、孔隙比和有效应力的关系推导出固结系数与有效应力的关系公式。利用自行研制的试验装置,模拟释水条件下地面的沉降过程,通过对试验数据的分析,得出固结系数随着土体的压缩而逐渐变小的结论。考虑固结系数的非线性,修正了 Terzaghi 理论,将解析解与实测值进行对比,结果表明考虑了固结系数的非线性能更准确的计算地面的固结沉降。     

吹填淤泥自重固结性质试验研究

大变形自重固结理论可广泛应用于堆场设计和堆场吹填淤泥处理等方面,但对于沉积柱试验中淤泥的自重固结性质,尤其是非线性压缩关系和非线性渗透关系,并没有进行详细深入地研究。利用研制的沉积固结试验方法研究了太湖和白马湖吹填淤泥的自重固结性质。该方法由沉积柱、孔隙水压力测试装置和分层真空取样装置组成,利用该方法可得到淤泥自重固结过程中泥水界面、超静孔隙水压力、密度、有效应力、颗粒分布、压缩关系和渗透关系等参数的变化规律。压缩关系试验结果表明:两种淤泥压缩关系是非线性的。在较低的有效应力时随有效应力的增大孔隙比迅速减小,在较高的有效应力时随有效应力的增大孔隙比减小趋势趋缓。存在一个有效应力的分界点,低于此点不同时间时有效应力与孔隙比的关系较为分散,此时淤泥的压缩性很大,高于此点不同时间时有效应力与孔隙比的关系可认为是唯一的。两种淤泥渗透关系是非线性的。淤泥的非线性压缩关系和渗透关系可采用幂函数关系。     

吹填区软土固结及次固结特性试验研究

对某吹填区软土进行了不同固结压力、固结时间、排水距离、初始孔隙比等的对比性固结试验,研究了软土的固结及次固结特性。试验结果表明:次固结系数与压缩指数呈较好的线性关系,压缩性指标与上覆固结压力密切相关;固结变形与先期固结压力有关,在超固结阶段呈线性变形、正常固结阶段呈黏塑性变形的特征;次固结系数随固结压力变化可分3个阶段,阶段Ⅱ(p_c相似文献   

黏土铺盖裂缝淤填固结的理论与试验研究

针对渗透力作用下黏土铺盖裂缝的淤填固结问题,对其固结机理进行阐述。在充分考虑了孔隙比与有效应力、孔隙比与渗透系数的非线性关系条件下,提出了以孔隙比为控制变量的大变形固结微分方程。通过渗透诱发固结试验确定微分方程中的待定系数,该系数综合反映了软黏土初始孔隙比、压缩性、渗透性等随时空变化的影响。采用数值方法求解微分方程,得出了孔隙比在固结过程中随时空的变化规律。采用模型试验模拟了淤填黏土的固结过程并对数值计算结果进行了验证。选择渗漏问题严重的水库进行了现场试验。     

吹填软土一维大变形自重固结的有限差分数值解

吹填软土发生自重固结的物理本质在于超孔隙水压力的消散与有效应力的增长,以往有关土体大变形自重固结问题的求解方法多基于Gibson大变形固结理论,未从物理本质上反映土体的固结过程。文章基于Gibson大变形固结理论的有关假定,推导建立以超孔隙水压力为变量的一维大变形自重固结控制方程,该方程的形式简单,系数的物理意义明确。结合吹填软土自重固结的边界条件及初始条件,采用修正隐式差分格式的有限差分法求解得到方程的有限差分数值解,该数值解能够求解任意e-σ′和e-k函数关系下吹填软土的自重固结过程。通过与Lee和Sills求得的解析解及SWC模型解对比,从超孔隙水压力、孔隙比及沉降3个方面对数值解的正确性进行验证。利用文章所提方法分析初始厚度、初始孔隙比及土粒比重对自重固结性状的影响。分析表明,土体自重固结过程中的沉降固结度始终大于孔压固结度,初始厚度对孔压固结度的影响更大,初始孔隙比及土粒比重对沉降固结度的影响更大。     

平面变形超固结软黏土蠕变模型研究

 通过对原状软土进行平面蠕变实验,研究平面变形条件下超固结软黏土的蠕变特征。研究结果表明,研制的量测装置能独立量测平面应变超固结软土的侧向变形,可规避实验过程体积变形测量精度对侧向变形数据的影响;软土的侧向变形与超固结剪应力比OCRq具有良好的对应关系,OCRq能同时反映剪应力和应力历史对软土侧向变形的影响。平面应变状态下体积蠕变系数和轴向蠕变系数均与OCRq有一一对应关系,依据不同主应力比下的超固结软土平面变形蠕变实验,建立以主应力比和超固结剪应力比为变量的四参数经验模型。所建经验模型包含软土的正常固结状态,可合理反映了主应力比和应力历史对平面变形软土蠕变过程的影响。     

土的初始和再压缩曲线分析模型

 土的初始和再压缩过程中,孔隙比与压力关系(即e-p曲线)是天然地基沉降计算与分析的关键之一。首先在土的初始压缩变形机制及其e-p曲线特征研究基础上,引入土应力–应变关系的双曲线模型,并从完全侧限条件下土的应变与孔隙比关系入手,建立出土的初始压缩e-p曲线分析模型及其参数确定分析方法;然后,根据土的初始与再压缩e-p曲线模型的区别是其初始孔隙比与初始压缩模量不同及其产生的原因,提出再压缩土的初始孔隙比与初始压缩模量等参数确定方法,进而建立出考虑应力历史影响的再压缩土e-p曲线分析模型。本文建立的初始与再压缩e-p曲线分析模型均只包含初始孔隙比、初始压缩模量和压缩系数3个常规试验参数,模型简单,参数少,且物理意义明确。最后,通过实测与理论分析曲线的对比分析,表明了该模型的合理性与可行性。     

饱和高庙子膨润土的渗透特性

在核废料深层地质处置工程中,膨润土的渗透特性是需要考虑的重要因素之一。对浸水饱和的高庙子钙基膨润土压实试样进行压缩试验,利用时间平方根法测定压缩试验中每级荷载下的固结系数,然后用太沙基一维固结理论计算土的饱和渗透系数。试验研究表明:在弹塑性阶段,计算所得饱和渗透系数随竖向应力的增大而减小,在双对数坐标下,计算渗透系数与竖向应力呈线性关系;孔隙比对渗透性起着主导作用,在半对数坐标下,计算渗透系数随孔隙比的减小而线性减小,由该线性关系得到的某一孔隙比下的计算渗透系数与公开发表的相同孔隙比的高庙子钙基膨润土的渗透系数接近。研究结果及相关文献证明应用固结理论方法间接推算膨润土饱和渗透系数的方法是可行的,该方法适用于低渗透性黏土的饱和渗透系数的量测。     

重塑黏土次固结性状的变化规律与定量评价

通过对6种不同的天然沉积土重塑样进行一维压缩次固结试验,明确了重塑黏土次固结变形的主要影响因素为孔隙比与对应于液限的孔隙比,得出了重塑黏土的次固结系数随着固结压力的增大和孔隙比的减小而减小,且相同孔隙比下次固结系数随液限的增大而增大的规律。定义了ln(1+e)-lnt双对数坐标下的次固结系数CαL,提出了双对数坐标次固结系数与液限孔隙比的定量关系表达式,为重塑黏土提供了简便实用的次固结变形计算方法,也为进一步完善Burland等提出的固有压缩概念与压缩理论奠定试验基础。     

超固结比对静止土压力系数的影响

通过试验证实静止土压力系数随超固结比(OCR)的增大而增大的规律。当超固结比(OCR)超过2.5时,静止土压力系数与超固结比为非线性关系,可用指数函数来近似表示。对于目前的采用土压力理论计算作用于挡土结构物的侧向土压力,应考虑上述超固结比的影响,避免挡土结构物设计的不合理。     

饱和软黏土渗透特性及对一维大变形固结影响

 通过室内渗压试验对广州南沙饱和软黏土在不同固结压力和不同渗透压力下的渗透特性进行系统研究,分析影响土体渗透性的各种加卸荷条件;归纳渗透系数与固结压力、渗透系数与孔隙比的经验关系;揭示了软黏土的渗透规律和渗透破坏特征。在试验成果分析基础上,根据大变形固结理论中以位移为控制变量的物质描述方程,进一步研究初始渗透系数对大变形固结的影响以及在软土地基大变形固结计算中考虑压缩系数和渗透系数的非线性的必要性和合理性。     

路堤下等应变复合地基的固结分析

 路堤下等应变复合地基固结沉降时,桩间土承担的荷载向桩体转移,桩土总应力不断变化,超静孔压增减量不等于有效应力增减量。考虑桩土总应力的变化、竖向排水体的压缩和孔隙水压力、桩体的排水性能、桩与排水体的距离等对复合地基的固结产生的影响。推导考虑桩体排水性能、桩土荷载转移、排水体压缩性和井阻的路堤下复合地基孔压、固结度、桩土应力比的解析解。固结分析表明,不透水桩可以加速地基固结,透水桩可能减缓固结,复合地基固结的快慢受桩身固结系数影响很大,高固结系数桩复合地基固结度大于小固结系数桩复合地基。