基于软土固结蠕变试验非线性蠕变函数及参数分析

基于室内一维固结蠕变试验建立了反映软土非线性流变特性的蠕变函数，分析了参考时间的特性，并提出确定参考时间的数学方法。通过确定的参考时间线性拟合出另外两个蠕变参数，并对参数进行分析。大量的试验证明，实测结果与本文提出蠕变函数的理论预测值较为符合。证明了本文提出蠕变函数的合理性。     

滨海软土非线性蠕变特性的试验研究

 合理描述滨海软土的蠕变规律对于软土地区各类建(构)筑物的长期稳定性和运行安全性是十分重要的。利用单向固结仪和改进的直剪蠕变仪,开展不同加荷方式下滨海软土的蠕变试验,获得应变与应力和时间的关系,分析其蠕变性状的结构性效应和影响因素,建立相应的蠕变模型。试验结果表明,天津滨海软土具有明显的非线性蠕变特性,其蠕变变形演化特征受其结构性制约和影响。在低应力水平条件下,软土蠕变量非常低,双对数应变–时间关系曲线存在明显的转折点;在高应力水平条件下,蠕变速率较高且产生很大的瞬时蠕变量;实施预压荷载作用不仅降低了软土最终的蠕变量,同时也影响到主、次固结的分界特性。采用修正的对数型表达式能较好地拟合滨海软土的瞬时弹性应变、衰减蠕变和稳定蠕变阶段。滨海软土的剪切蠕变变形在低应力水平下呈现出折线特性,而高应力条件下可近似为线性特性,其剪切模量随时间呈现减小趋势,随应力呈现先增大后减小的趋势,而黏滞系数随时间和应力呈现线性增大趋势。     

预压作用下软土固结蠕变及微观结构试验研究

为了揭示预压荷载作用下软土路基工后沉降的机理,开展了室内模拟真空、堆载以及真空—堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及微观结构试验。分析了在三种不同的预压作用下土体固结蠕变性状的不同和微观结构的变化机理。结果表明:在三种不同的预压荷载作用下,固结过程中,是真空—堆载联合预压条件下土体的沉降量最大,其次是堆载预压,最小的是真空预压。蠕变过程的沉降量是堆载预压的最大,其次是联合预压,最小的是真空预压。预压荷载作用下土体的固结和蠕变具有耦合效应;微观结构参数的变化受预压加载方式的影响。微观结构参数的变化率与宏观物性参数的变化率有相似的性质。     

基于成都黏土蠕变试验的非定常蠕变本构模型研究

针对黏土的蠕变特性对工程造成不利影响的问题,开展了成都黏土的常规三轴固结不排水试验和三轴固结不排水蠕变试验,分析其蠕变特性、应力-应变关系、弹性模量和黏滞系数的非定常性;同时,基于分数阶导数理论,利用软体元件替换常规黏性元件,并且考虑黏土弹性模量和黏滞系数的非定常性,构建了成都黏土的非定常蠕变本构模型,对本构模型进行了拟合和辨识分析,得到了成都黏土的长期强度值。结果表明:弹性模量和黏滞系数的非定常性包括时效特性和加载特性两方面,蠕变模型元件包括瞬时弹性元件、黏弹性元件和黏塑性元件;拟合的各项参数变化规律与室内试验规律一致,尤其是对加速蠕变阶段的拟合度极高,所构建的模型具有充分的合理性和可靠性。     

天津滨海软土固结-蠕变特性及微观结构分析

本文以天津滨海软土为研究对象,运用室内试验、微观分析等手段,并采用宏微观结合的方法对结构性软土的蠕变特性进行了研究。试验结果表明:天津滨海软土蠕变特性显著,且蠕变有明显的非线性特征;通过对原状土和重塑土的蠕变试验结果曲线对比分析,表明软土的结构对其蠕变特性具有显著影响;原状土体疏松的片架结构、颗粒的边—面接触以及发育的孔隙是土体具有显著蠕变特性的内在原因,蠕变稳定后土体结构密实程度提高,稳定性增强,颗粒聚合,大孔隙减少,小孔隙增多,孔隙逐渐均匀化。     

软土蠕变-固结特性及计算模型研究

根据国内外研究动态和实际工程的迫切需求，对软土蠕变—固结特性、计算模型、模型的数值求解方法和工程应用等进行了系统的研究，探讨了土工应力—应变模型、流变模型和固结模型的耦合机理，建立了实用的非线性弹粘性固结模型。研究表明，软土在任一时刻的变形都可以分解为瞬时变形和蠕变变形，其中，瞬时变形也呈现比较明显的非线性特征；土体变形的时效性由固结特性和粘滞特性共同决定，应力水平低时以固结变形为主，反之，土体的变形主要来源于剪切蠕变；土体的蠕变变形与孔隙水压力的消散有关，在同样的条件下，土体渗透性越差，蠕变变形越大；对于有厚度的土层，土体的次固结是在主固结过程中同时发生：土的蠕变对应力和应变的影响程度取决于土体的排水条件，当地基排水不良时，应力水平将随时间增高，变形计算中若不考虑蠕变特性将可能忽略地基潜在的失稳趋势。所以，考虑蠕变特性不仅是对计算结果的修正，而且是对工程安全性的重新评价。通过对有代表性的实例的计算和分析，验证了计算模型的合理性和结论的正确性。     

软土蠕变及结构特性试验研究

弄清软土蠕变性质的内在机理,对于实际工程的围海、围湖造地具有实质性意义。文章以南京市建邺区双闸街道住宅楼项目的地下软土为研究对象,通过固结及直剪试验,采用不同等级的荷载及加载方式对软土的蠕变特性进行研究,发现对于不同应力等级下软土试样的蠕变量不同,在低应力的加载等级下,试样的蠕变量仅4%,而在高应力的加载等级下蠕变量会随之增大,达到将近20%,表明该地软土具备结构性效应。在预压加载的方式下,所使用的荷载等级越高最终产生的蠕变变形量就越低,表明加大土体的固结程度可减少土体的蠕变量,进而降低蠕变所带来的影响。对于不同的加载方式,应力越大,次固结系数会在一定区间内随之增大,但超过该区间后便会降低,且次固结系数与加荷比即预压的荷载等级均有关。     

循环荷载下平面变形超固结软土蠕变特征试验研究

采用原状试样试验研究平面变形超固结软土在循环荷载下的变形特征。研究表明,静力荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以固结变形为主要特征。循环荷载试验应力状态平面变形条件下,正常固结和超固结软黏土以剪切变形为主要特征,超固结软土侧向变形小于正常固结软土。饱和软黏土试样在循环荷载作用初期孔隙水压力不显示波动特征,总体趋势为累计增大到峰值后连续下降,与静荷载作用下的孔压变化特征类似。循环荷载长时间作用后,孔隙压力呈现波动特征,波动峰值随时间逐渐减小,衰减过程与应力状态和应力历史有关。     

重塑超固结饱和黏土蠕变试验与蠕变模型

采取杭州地区黏土制备重塑超固结土样（OCR=1.00,1.25,1.67,2.00,3.00）进行三轴剪切蠕变试验,研究超固结饱和黏土的时间变形特性和蠕变模型,对模型参数取值进行了分析。结果表明,重塑超固结饱和黏土的应力应变曲线具有应变硬化特征,在恒定偏应力下土样的时间变形曲线具有双曲线特征;超固结比越大,施加偏应力初始阶段试样中产生的超静孔压越小,试样变形进入蠕变阶段的时间越早,且在一定时间内试样的蠕变量发展越小。基于“孔压消散法”确定了超固结土的蠕变起始时间,采用双曲线蠕变模型可以高度拟合超固结饱和黏土剪切蠕变发展规律,曲线拟合分析表明：在相同的偏应力下,不同超固结比试样的最终蠕变量大致相等,但是超固结比越大时,土样蠕变发展越缓慢,表现为双曲线蠕变模型参数As在超固结比变化时几乎保持为常量,参数Bs则随超固结比的增大近似呈线性增长。     

软土蠕变特性试验研究

针对广州南沙原状软土进行了一系列室内试验研究,包括三轴压缩试验、三轴蠕变试验和一维固结试验,系统地探讨了软土的蠕变变形特性。结果表明:软土的蠕变特性与多种因素有关,包括土体的初始固结度、土层排水条件、加荷比等;次固结系数与固结压力的关系取决于土体的先期固结压力和试验中的加荷比。     

淤泥质软粘土剪切蠕变方程及流变参数研究

基于淤泥质软粘土粘弹塑性力学性质,利用粘壶元件、弹簧元件及滑块元件分别表征牛顿流动体、虎克弹性体及塑性体,将这3类基本元件通过串联和并联的方式组合成软粘土力学模型,根据虎克定律及牛顿内摩擦定律等推导出软粘土本构方程;通过Laplace变换和Laplace反变换及单位阶梯函数推导出软粘土蠕变方程,采用线性回归确定蠕变方程参数;假定动载为正弦变化剪切力,基于淤泥质软粘土本构方程进一步推导出动载条件下的流变参数。结果表明:所建理论模型力学关系明确,通过推导出的剪切蠕变方程及确定的蠕变参数,可以预估动载条件下该类土的流变特性。     

软粘土路基三轴蠕变特性试验及模型研究

针对软粘土路基累积蠕变沉降变形的特点,开展可塑土、软塑土路基开展三轴固结不排水蠕变试验,确定软粘土路基抗剪强度,得出不同围压下软粘土破坏偏应力,为三轴固结不排水蠕变试验分级加载提供依据。鉴于软粘土非线性蠕变特性比较明显,以围压100 kPa下软粘土的蠕变试验为例,结合最小二乘法的拟合分析,建立了以幂函数为应力-应变关系,以双曲线函数为应变-时间关系的蠕变方程。该蠕变力学模型能够更好地反映和预测竹城公路软土蠕变特性。     

人工冻结粘土单轴压缩蠕变特性归一化分析

冻土的蠕变特性问题一直是冻土力学的一个重要研究方向,通过对安徽临涣矿区粘土冻结后,进行单轴压缩蠕变试验,用归一化的方法研究其蠕变特性。研究表明,随着加载应力的增大,破坏时间缩短,最小蠕变速率加快,特别当压力大于1 .3MPa时更为明显,破坏应变先增加后减小;加载条件相同时,冻结温度越低,破坏时间越长,最小蠕变速率越慢,- 1 0℃时破坏应变最大。     

天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。     

饱和软粘土的流变和循环流变试验研究

分别对上海淤泥质饱和软粘土进行了长期流变和循环流变试验,得出其在不同围压、不同偏压和不同动应力作用下的变形规律。结果显示,围压相同时,偏压比大,试样的流变变形大,而偏压比相同时,围压大,流变变形也大;循环流变试验总体规律和流变试验相同,但经过一个循环加载阶段之后,随后的流变变形则很小。这些结论对今后软土地区高速公路、铁路和地铁建设提供一些帮助。     

混凝土徐变分析的双功能函数表达

在叠加原理的基础上建立了混凝土徐变恢复函数,并利用恢复函数与徐变度函数建立了基于等效历史应力假定的双功能徐变函数,在各种变荷载情况下,对双功能徐变函数曲线与叠加原理意义下的典型徐变曲线进行了数值比较,结果发现它们的差异很小,能满足实际工程的需要。     

单向压缩状态下滇池泥炭土的蠕变特性研究

为探究不同埋深和扰动状态对滇池泥炭土固结蠕变特性的影响,采用分级加载方式分别对埋深17 m、34 m的原状和扰动泥炭土样进行了一维固结蠕变试验。结果表明:泥炭土粘塑性蠕变特性显著,扰动后竖向应变在各级压力下均较高。17 m土样前期固结压力较小,孔隙和有机质较多,压缩性更高。土体内排水通道随固结压力增大被逐渐压缩,延长了主固结时间。扰动土因结构性被破坏,主固结时间较短。17 m原状土的固结系数在低固结压力下较大,其结构随压力增加而破坏,固结系数逐渐接近于扰动样;34 m土样分解度高且较密实,扰动后易于排水,故扰动土固结系数大于原状土。滇池泥炭土的次固结系数大于一般软粘土,且有机质含量较高的17 m土层的次固结特性更为显著。     

考虑土体蠕变效应的软土深基坑工程开挖数值分析

在软土中开挖深大基坑,开挖中围护结构位移、结构体的外荷和内力会随着基坑暴露时间的增长而变化,呈现出明显的时间效应。根据经验,非线性蠕变特性方程式和实验数据拟合得出上海软土的蠕变参数,利用大型有限元分析软件ABAQUS分析了某实际深基坑开挖过程;通过计算数据与实测数据的比较,验证了本方法的可行性。     

吹填强夯处理海域地基的试验分析

针对某海域的综合治理工程,选取一吹填强夯处理试验区,室内试验表明吹填强夯的压实度满足大于90%的设计要求。在现场进行了不同的原位力学性能试验,平板载荷试验、重型动力触探试验以及原位旁压试验,试验结果表明吹填强夯的地基承载力均大于100 kPa的设计要求,450 kN的平板载荷试验的最大沉降16.53 mm,最小沉降12.88 mm。深层和浅层重型动力触探的试验结果均表明强夯加固效果明显。不同深度处的旁压试验结果表明地基承载力标准值最大可达347 kPa,在1.1 m处地基承载力标准值最小为209 kPa。因此,从现场试验结果可以看出,吹填强夯联合处理海域软土是一种较好的方法。     

复合绝缘子振动蠕变特点及试验参数的确定

复合绝缘子芯棒是由纤维束浸渍树脂拉挤固化成型的。复合绝缘子在运行过程中,由于风等因素的影响而引起振动,在芯棒与金具的交接部位,因芯棒中的纤维受力不均,在纤维和树脂间出现了层间界面,这就存在着振动蠕变现象。因此有必要进行复合绝缘子振动蠕变试验。根据易振区线路上架空导线风振动实际情况确定出合理的试验参数;静载荷不低于复合绝缘子额定机械应力的20%～25%;振动角为其最大振动角波动范围平均值,振动次数应以绝缘子振动角大于5′的振动时间、相应的振动频率以及复合绝缘子的运行期限来进行选取。通过对复合绝缘子进行的振动蠕变试验,可以认为,在其芯棒与金具交接部位存在着振动蠕变现象,但对组装工艺先进的产品的机械性能影响较小。