不同应力路径下上海地区软黏土三轴试验研究

在深基坑工程中,土体的开挖是个逐渐卸荷的过程.在这一过程中,土体的应力状态不断变化.为考虑应力路径对土体的影响,采用GDS三轴仪对上海深邃工程的原状软黏土进行三轴试验,研究不同应力路径下土体的应力-应变关系、孔隙水压力变化规律、有效应力路径和变形特性.结果显示:土的峰值强度、孔压、有效应力路径和变形等特性均受到应力路径的显著影响,在实际工程中应考虑这一因素.另外,需特别注意开挖卸荷过程中较小的变形就可能导致的破坏,应防范骤然破坏情况的出现.     

不同应力路径下黏性土的力学特性研究

对上海地区⑤1层软黏土进行了常规三轴、减压三轴试验,以研究考虑不同应力路径的力学特性。分析了初始固结状态对软黏土应力路径的影响,比较了不同应力路径下土体的应力-应变关系特征和孔隙水压力变化规律,计算了土体抗剪强度指标。研究结果表明,应力路径对土的峰值强度、孔压、有效应力路径等特性影响很大,软粘土的应力-应变关系具明显的非线性,且基本呈应变硬化型;常规三轴试验中孔隙水压力为正值,减压三轴试验中总体为负值;初始固结状态对黏土的抗剪强度有一定的影响,且影响主要来自对黏聚力值上,对内摩擦角值影响较小。     

基于不同初始静偏应力的结构性软黏土动力特性试验研究

以天津滨海新区结构性海积软土为研究对象,采用GCTS动静扭剪试验仪,基于正弦波与方波两种波形,在固结排水条件下施加不同初始静偏应力,通过考虑循环振次、应力幅值、振动频率以及围压等因素对土体结构的影响,研究结构性软黏土的动力特性。试验结果表明:初始静偏应力小于土体初始屈服应力时,施加静偏应力增加了土体固结度,提高了其结构强度,应变软化现象减弱,累积塑性应变曲线中屈服点对应的应力值大。初始静偏应力大于土体初始屈服应力时,土体初始结构破坏,出现严重的应变软化现象,累积塑性应变曲线迅速由稳定型转变为临界型,且在同条件下,方波应变值始终大于正弦波。孔压变化与初始静偏应力有关,随着静偏应力增大其孔压滞后现象严重。土体屈服应变随初始静偏应力增大而增加,静偏应力及振次相同时,方波作用下的土体屈服应变值小于正弦波。两种波形下,土体屈服应变随振次增加均呈减小趋势,且最终均会趋于一点,正弦波趋于相同数值下的振次远大于方波。土体动强度随应变标准提高而呈现增大趋势,应变标准为屈服应变值时,动强度曲线表现为先陡后缓,其他应变标准下动强度曲线较为平缓。两种波形下的动强度随振次增加而减小,最终均会趋于一点,且正弦波值大于方波。     

盾构法隧道穿越机场跑道沉降机理研究

该文针对上海轨道交通10号线盾构施工穿越虹桥机场跑道工程,采用数值方法对上海软土地层盾构穿越机场跑道施工控制技术进行模拟,并和现场实测数据结果进行比较和分析。提出进一步减小地层扰动影响措施,成功地应用于盾构穿越机场跑道施工,取得了良好的效果。     

上海软土小应变刚度的高精度试验研究

通过对土体小应变研究这一热点问题进行了简要的概述,指出土体小应变特性对岩土工程的重要性。通过高精度的三轴试验装置,完整地测试了上海软粘土在典型应力路径条件下的土体小应变刚度曲线,表明上海软土具有明显的小应变特性。其研究意义在于为上海等软土地区城市地铁基坑、隧道工程和桩基工程的变形分析参数的进一步合理选取提供了一定依据。     

大直径泥水盾构施工对软土地层的沉降影响研究

依托江苏江阴澄江西路过江隧道工程,对大直径泥水盾构施工对软土地层的扰动影响进行研究。主要研究方法及结论如下： 1）对盾构掘进中地表纵向沉降规律进行探讨,在前人研究的基础上对引起土体扰动的4个阶段进行验证,得出软土地层施工中不同阶段对土体扰动程度的比例。2）使用ABAQUS有限元软件,建立三维有限元模型,在数值计算中考虑土体非线性变形。通过数值模拟可知,横、纵、竖向位移趋势符合工程实况,最大沉降量与实测数据比较接近;增大上部土层的E,c,φ值可以有效地减小软土地层的沉降量,降低盾构施工对土体的扰动影响。从而论证了通过对土体表层注浆加固可以达到减小沉降,降低土体扰动的目的。     

椭圆应力路径下饱和软黏土循环单剪试验

为了研究水平剪切应力对土体动力特性的影响,采用多向循环单剪仪模拟地震时土体所受的水平剪切作用,对温州饱和黏土进行一系列不排水剪切试验,分析在双向应力幅值为1∶2时,当X向和Y向加载波形的相位差分别为0°,30°,60°和90°,循环应力比分别为0.14,0.20,0.25时,相位差和循环应力比对土体动应变、动孔压、动剪切强度及剪切后再固结变形特性的影响。试验结果表明：在循环应力比较小时,应变和孔压比发展较慢,且再固结后产生的沉降也较小;当循环应力比为0.20时,相位差的增大会加快应变和孔压比的增长,X向应变的发展会受到Y向应变的影响,且相位差越大,土体达到破坏所需的圈数越少;当循环应力比为0.25时,相位差对应变、孔压比和强度的影响不明显;循环次数相同,随着循环应力比的增加,应变及孔压的发展速度增快;在一定的循环应力比下相位差越大,双向所产生的应变也就越大,且X向应变的发展会受到Y向应变的影响;当循环应力比为0.14时,再固结后的轴向变形很小;当循环应力比为0.20时,相位差越大产生的轴向变形也越大;当循环应力比为0.25时,相位差对再固结后的轴向变形影响不大。     

盾构推进对既有隧道影响的渗流与结构耦合研究

在上海西藏南路越江隧道西线Φ11580泥水盾构近距离下穿上海地铁已建M8线隧道的过程中,通过布置在M8线内的高精度电子水准尺连续采集了大量的可靠数据,清晰地观测到了M8线上行线隧道随着盾构推进-拼装周期产生的隆沉。该文以实测数据为基础,通过渗流与结构耦合数值模拟方法,研究了西藏南路盾构穿越过程中既有M8线位移变化以及周围土体位移与孔压变化。     

盾构推进对既有隧道影Ⅱ向的渗流与结构耦合研究

在上海两藏南路越江隧道西线φ11580泥水盾构近距离下穿上海地铁已建M8线隧道的过程中,通过布置在M8线内的高精度电子水准尺连续采集广大量的可靠数据,清晰地观测到了M8线上行线隧道随着盾构推进一拼装周期产生的隆沉.该文以实测数据为基础,通过渗流与结构耦合数值模拟方法,研究了西藏南路盾构穿越过程中既有M8线位移变化以及周围土体位移与孔压变化.     

盾构施工穿越钱塘江大堤沉降控制分析

结合西气东输二线管道上海支干线穿越海宁段钱塘江大堤工程,实测了盾构机掘进过程中,试验段隧道轴线周边土体受到的侧压力、总压力和孔隙水压力的变化特征,施工结束后孔隙水压力的消散过程;地基土体深层水平位移沿深度方向的分布特征;以及钱塘江大堤5个横向断面的沉降分布情况。该文通过对实测数据进行归纳统计,分析该盾构施工对地基土体扰动程度、范围,以及在钱塘江北岸的软土中进行盾构掘进施工,工后沉降占总沉降量的比例。结合工程实践,提出了盾构施工穿越钱塘江大堤(嘉兴段)的沉降控制措施。     

上海地区土体静止侧压力系数的试验研究

静止侧压力系数K_0是进行地下结构设计时必不可少的参数,准确确定K_0系数具有重要的工程意义。依托上海深隧工程,采用三轴仪开展K_0固结试验,研究不同加、卸载路径下土体K_0系数的变化规律,分析了几种常见的静止侧压力系数确定方法的适用性,并根据试验结果得到了新的预测公式。结果表明:(1)深部黏性土的K_0值在0.30～0.45之间,且与土层的先期固结压力成正比;(2)在取土引起的应力释放到再加载的过程中,部分试样的K_0值先减小至低于正常固结值,再增大并逐渐稳定;(3)采用经验公式估算K_0值时,土体内摩擦角宜采用正常固结时的有效峰值内摩擦角。     

循环荷载作用下超固结软黏土的累积变形研究

交通荷载作用下，公路和机场跑道产生较大沉降，会降低工程设施服务性能，增加危险性与维护费用。为避免土体在循环荷载作用下产生较大工后沉降，一般对软土地基进行预压处理，使其成为超固结土，可以大大降低其累积变形。针对上海第3层原状土，采用不同超固结处理后进行不排水循环三轴试验，以研究正常固结土与超固结土在不同循环应力比作用下累积应变，并给出了相关的预测模型。结果表明，超固结作用可以大大降低土体在循环荷载作用下的累积应变。     

饱和软土三轴剪切特性与微观结构关系试验

天然土体均具有一定的物质组成和内部结构,因而表现出不同的工程特性。为探求软土在剪切变形过程中微观结构的演化规律,研究土体的宏观物理力学性质与微观结构之间的相互关系,对珠江三角洲饱和软土进行真三轴剪切试验和核磁共振试验,获取不同剪切速率条件下不同应变阶段的软土力学响应特征和孔隙微观结构参数。试验结果表明：三轴试验前后软土的孔径均主要集中在1～20 μm区间,经三轴剪切试验后软土的微观结构及其参数均发生了不同程度的变化,如平均孔隙半径减小,孔隙率降低,含水率减少。在剪切过程中,软土的剪切变形存在一个应变阈值（竖向应变4%～5%）,当竖向应变小于应变阈值时,软土的小孔隙的百分数随应变增大而减小,中、大孔隙百分数随应变增加而增加;当竖向应变大于阈值后,孔隙分布随应变的变化趋势则反之。软土的微观结构形态及其微观结构参数变化受剪切速率和土的应变值这2个因素影响较明显;孔隙形状参数（S/V）随土的应力状态（广义剪应力q和应变ε_s）有规律变化。此外,从微观结构层次和分子动力学角度揭示了软土剪切力学行为,软土剪切过程实质是土微（细）观结构不断自我调整的过程,土体的受力变形在微观上主要表现为孔隙大小和形状的变化。     

地铁列车振动荷载作用下隧道底部土层孔隙水压力及变形特性研究

为研究地铁列车振动荷载长期作用下隧道底部土层的孔隙水压力及变形特性,以北京地铁7号线2期（东延）工程为背景,利用ADINA有限元计算平台建立典型隧道区间断面的有效应力分析模型,进行上限速度行车荷载作用下饱和场地土层-隧道体系水土耦合动力响应分析,研究典型位置处孔隙水压力时程变化规律,并预测地铁振动荷载作用下引起的沉降量。同时,对北京地铁7号线粉细砂进行土工室内试验,进一步研究隧道底部土层在地铁行车荷载作用下的孔隙水压力及竖向变形发展规律。结果表明： 1）在长期列车振动荷载作用下,隧道底部土层孔隙水压力逐渐增大,且增大值随土层深度的增加而减小; 2）土体的累积超孔隙水压力比和累积应变量随着荷载幅值的增加而增大; 3）与非均等固结条件相比,均等固结条件下的超孔隙水压力比较大,但累计应变量小; 4）列车振动引起的超孔隙水压力和应变均较小,超孔隙水压力在列车停运期间足以消散完毕。     

交通荷载下石灰改良软土路基的动力特性试验研究

以上海宝山区某软土路基为对象,采用石灰进行改良,对石灰改良软黏土开展了动三轴试验,研究了在不同掺灰量、围压和固结比条件下,石灰改良路基土的动强度和临界动应力特性.试验研究结果表明:掺灰量、围压和固结比对石灰改良土的动力特性有较大影响,动强度与临界动应力随着掺灰量、围压和固结比的增加而增大;围压对临界动应力的影响最大;较大围压时,对于掺灰量一定的石灰改良土,其临界动应力保持在相对稳定水平.     

不同干湿循环路径下Q2原状黄土强度与微观结构演化试验

为探明不同干湿循环路径对Q₂原状黄土宏观强度和微观结构的影响,考虑地下黄土赋存环境,开展了3种干湿循环路径下的三轴剪切试验、核磁共振测试和扫描电镜试验,分析了Q₂原状黄土强度、微观孔隙分布和土颗粒结构的演化规律与特征,并结合矿物成分变化探讨了相互之间的影响关系。研究结果表明：不同干湿循环路径下,宏观参数-黏聚力与微观参数-孔隙分布、孔隙和土颗粒平均直径均表现出不同程度的劣化效应,参数衰减趋势完全一致,即干湿循环幅度越大,上限含水率越高,衰减越严重,劣化效应越明显。宏观参数-内摩擦角与微观参数-孔隙和土颗粒结构演化特征相似,即内摩擦角小幅波动,孔隙与土颗粒的形态、结构复杂度和排列有序性基本稳定。考虑干湿循环幅度、上限含水率和循环次数3种参数,构建了微观孔隙劣化特征函数,解释了不同干湿循环路径下的孔隙劣化特征,揭示了Q₂原状黄土微观孔隙损伤劣化两阶段发展规律,即波动式损伤积累上升阶段和损伤劣化稳定阶段。相关研究成果可为不同循环路径下的原状黄土宏微观劣化认知提供有益参考。     

重塑饱和黏性土的K0固结特性研究

以饱和重塑黏性土为对象,利用GDS三轴仪开展了不同加载速率条件下的K0固结试验,研究了土体固结过程中的应力、应变和时间的关系,并着重分析了静止侧压力系数K0的变化规律。研究结果表明:饱和黏性土的应力随时间呈直线增长,而应变与时间及应变与应力的关系曲线发展趋势与加载速率的大小有关;试验过程中静止侧压力系数有过程值,其随时间的发展也受到加载速率的影响,但在固结稳定后基本保持不变。     

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线.试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15％时,偏应力仍在继续增长.不同围压条件下的试样剪切初期均...     

氯化钠溶液浓度变化对上海软土压缩性的影响

近年来，随着沿海地区开发战略的实施，作为第四纪典型区域性特殊土的工程特性日益受到关注。以上海软土为研究对象，通过一维压缩试验，探究了不同浓度的NaCl溶液在不同初始含水率下压实、饱和后的变形特性。结果表明:不同浓度试样的压缩性随浓度增加而增大，随荷载增加变化趋势更加明显；压力和溶液一定时，土体压缩性随初始含水率减小而增大。从粒间物理化学作用力的变化和孔隙结构的演化角度，解释了孔隙盐溶液浓度变化对上海软土压缩性的影响。