基于改进Burgers模型的海相软土剪切蠕变特性*

以珠三角地区某港口地基海相软土为例,分别开展固结排水和固结不排水三轴剪切蠕变试验,并结合剪切蠕变试验结果,在传统Burgers模型的基础上,引入一个非线性SP元件,串联后得到一个新的一维蠕变本构模型,并将其拓展为三维情形,利用改进模型拟合海相软土剪切蠕变曲线,并验证其正确性和合理性。结果表明,每一级加载瞬间海相软土均表现出瞬时弹性变形,随即表现出衰减和稳定蠕变阶段,最后一级加载海相软土发生加速蠕变;每一加载等级的不排水条件下的轴向应变量值和孔隙水压力均大于排水条件;海相软土的渗透性影响蠕变变形,弱渗透性条件更有利于蠕变变形的累积;改进Burgers模型拟合海相软土剪切蠕变曲线,吻合良好。     

软粘土路基沉降的蠕变效应研究

天津滨海地区广泛分布深厚的软粘土,研究其蠕变特性对于预测该地区建筑工程的地基变形和长期稳定具有重要的意义。文章对天津滨海地区典型软粘土进行了一维固结蠕变试验,根据时间硬化蠕变定律建立了蠕变本构模型并确定了模型中的3个蠕变参数:应变率系数A、应力指数n和时间指数m。结合道路工程实践,运用有限元软件ABAQUS开展了路基沉降分析,对比了固结模型与蠕变模型的沉降量计算差异。研究表明,天津滨海地区软土的蠕变特性显著,考虑软土蠕变特性的路基沉降计算结果较固结模型大20%,且与工程实测结果吻合,软土蠕变导致的沉降量在道路工后沉降中占50%以上。     

天津港回填土地基蠕变问题的有限元分析

利用依据固结仪分步加载软土蠕变特性而建立的三维软土蠕变模型,对天津港南疆突堤进行有限元分析,并与实测结果进行对比。计算结果与实测曲线吻合较好,说明该模型能够较准确模拟实际工程中土体的蠕变特性。通过模型参数对计算结果的影响分析发现,模型中的修正蠕变系数μ*对计算结果影响最大,并决定土体的蠕变为衰减蠕变或非衰减蠕变。     

软土路基Burger蠕变模型分析

软土变形的时效特性会使修建在软土地基上的建构筑物产生不可忽视的工后沉降,因此揭示软土固结蠕变的规律,对软土地基上的工程有着重要意义。本文针对Burger粘弹塑本构模型,建立了土体固结蠕变的基本微分方程,并结合固结蠕变试验资料,运用FLAC的有限差分模式进行数值分析,并用实地监测数据和蠕变经验公式对分析结果进行了验证。     

高速公路软土路基固结～蠕变耦合效应有限元分析

考虑Plaxis有限元软件在模拟软土路基等考虑渗流、固结方面问题的优越性,利用软土蠕变SSC模型与改进后的Burgers模型思路相似性,选取SSC模型来反映软土固结蠕变特性,在数值计算时,利用设置时间步长的方式,来反映分步施工阶段的施工、固结过程,并计算路基在施工阶段沉降量变化及超静孔隙水压力的消散过程,进而归纳总结研究区软土路基固结-蠕变耦合效应特性。     

不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性及力学模型研究*

密实度影响港口地基工程的长期稳定性。为研究不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性，开展地基土固结排水三轴压缩蠕变试验。结果表明：1）随着干密度的减小，抽气饱和后土体含水率越高，轴向应变越大，蠕变行为更为显著。2）土体长期强度随着干密度的增大而递增，干密度增加抑制蠕变发展。3）地基土等时偏应力-应变曲线在低应力水平下表现出线性特征，较高应力水平下表现出非线性特征。基于试验成果，通过研究黏弹性模量与干密度以及荷载时间之间的关系，定义考虑不同干密度的黏弹性模量，基于分数阶微积分理论构建分数阶黏塑性体，从而得到新的不同干密度下的土体非线性蠕变力学模型。给出参数求解方法，验证所建模型可行性和合理性。分析瞬时弹性模量与干密度的经验关系，给出了类似粉质黏土地基土的模型参数建议取值区间。研究成果为粉质黏土地基土蠕变特性研究及港口地基工程长期稳定性分析提供一定参考。     

上海软土固结蠕变特性试验研究

在软土地区进行工程建设时,由于软土的蠕变而产生的问题,如沉降量过大,不均匀沉降等会给建筑带来不良的影响,因此加强对软土蠕变的研究是非常有必要的。文中对上海地区的软土进行了一维固结蠕变试验,采用分级加荷的方法,用陈氏法处理数据较合理地将分级加载的蠕变曲线转化为分别加载的蠕变曲线。通过对应变—时间对数曲线进行分析发现固结—蠕变耦合作用的存在。通过对应力应变曲线的分析发现上海软土的应力应变出现显著非线性,次固结系数出现先增大,达到峰值后再减小,最后趋于稳定趋势。     

天津滨海软黏土蠕变特性及其经验模型研究

在室内三轴蠕变试验的基础上,分析了天津滨海地区重塑饱和软黏土的非线性蠕变特性。蠕变试验采用分级加载的方式进行,利用"陈氏法"对实测数据进行处理,得到饱和软黏土在不同应力状态下的蠕变试验曲线。在此基础上,依据黏土的应力-应变、应变-时间关系,分别用Singh-Mitchell和Mesri经验模型拟合试验数据。总结拟合结果,结合滨海软黏土的蠕变特性,提出一种分段拟合的Mesri模型,在蠕变前期,模型的应力-应变关系采用双曲线函数,应变-时间关系采用幂函数;在蠕变后期,模型的应力-应变关系采用双曲线函数,应变-时间关系采用双曲线函数,以两条拟合曲线的交点作为分段拟合的分界点。对比分析表明,该方法能更好地描述具有衰减稳定特性的蠕变曲线。选取天津滨海地区原状土蠕变试验数据对该模型进行验证,拟合结果较好,由此建立了适用于具有衰减稳定蠕变特性的滨海软黏土非线性蠕变模型。     

海洋软土修正剑桥模型在海堤工程的应用

通过对海洋软土进行一系列的室内物理力学试验及静三轴试验,拟合了海洋软土平均应力和广义剪应力值,认为海洋软土的状态线呈双曲线形,并将修正的应力罗德角考虑在模型之中,进一步改进剑桥模型理论,使其更加适应海洋软土的静力学特性。实践证明,海洋软土修正剑桥模型能有效模拟海洋软土的应力应变特性,表现为海洋软土材料的非线性特征以及塑性流动的特征。采用海洋软土修正剑桥模型对以海洋软土为基础的海堤的地基沉降进行数值分析,计算结果验证了海洋软土修正剑桥模型的适用性。     

吹填土固结模型及其应用研究

吹填土路基在荷载作用下会发生较显著的变形,危害极大。因此,为探究吹填土的固结变形规律,进行了分级加载固结试验。结果表明:分级加载条件下,吹填土固结具有非线性特征;与Kelvin模型、Burgers模型对比,用四元件固结模型方程能更好地描述吹填土的固结行为;论证了四元件模型应用于其他软土固结研究的可行性,分析了模型方程中物理参数(η_1、η_2、E_1、E_2)变化特征;提出基于四元件固结模型的软土路基固结沉降预测方程,结合实例分析验证了该模型在解决实际工程问题的可行性。     

天津港典型软粘土蠕变试验研究

为了掌握天津港软粘土的蠕变特性,为码头设计和岸坡变形整治工作提供技术参考,对天津港典型的淤泥质粘土和粉质粘土进行蠕变试验研究,通过现场采样及室内试验,得出了基于Singh-Mitchell模型的淤泥质粘土和粉质粘土蠕变参数,由此确定的蠕变模型计算结果与试验测量值吻合较好,可以应用于实际工程中。     

不同围压条件下淤泥质黏土蠕变力学特性试验及模拟

淤泥质黏土是码头工程常见地基土,其蠕变特性与码头地基稳定性紧密关联。为研究不同围压条件下的淤泥质黏土蠕变力学特性,对其开展固结排水三轴压缩蠕变试验。基于蠕变试验结果,引入Mesri和Log-Modified模型模拟淤泥质黏土的蠕变力学行为,得到蠕变经验模型,并对比两个模型的辨识效果。结果表明,同一围压下,随着轴压的提升,轴向应变逐渐递增,初始和稳态蠕变速率均呈线性递增趋势;同一加载等级下,围压和轴压的升高促进轴向应变的增长,较高轴压和围压条件下初始、稳态蠕变速率均始终大于较低轴压和围压条件;淤泥质黏土等时轴压-轴向应变曲线近似双曲线,具有明显的非线性特征;Mesri蠕变经验模型辨识效果优于Log-Modified蠕变经验模型。     

花岗岩残积砂质黏性土的蠕变特性与本构模型

花岗岩残积砂质黏性土越来越多地被选作建(构)筑物天然地基持力层,但目前关于花岗岩残积砂质黏性土的研究主要停留在短期的强度和变形阶段。为探讨花岗岩残积砂质黏性土在长期荷载作用下的变形特性,对潮州市花岗岩残积砂质黏性土进行蠕变试验。结果表明,花岗岩残积砂质黏性土蠕变变形随时间的增加不断增大,但变形速率不断减小,直至变形稳定;随着剪应力及固结压力的增加,蠕变特性更加显著。引入邓肯-张模型对整数阶Poynting-Thomson流变模型进行修正,修正后的P-T模型可以较好地描述花岗岩残积砂质黏性土蠕变特性。研究结果有助于进一步认识花岗岩残积砂质黏性土的蠕变特性,为花岗岩残积砂质黏性土地基处理提供参考。     

钢壳混凝土沉管组合结构徐变和收缩性能研究

以深圳到中山预投标的钢壳混凝土沉管隧道工程为例,针对钢壳混凝土沉管的组成形式,借鉴已有的钢-混凝土组合结构在收缩和徐变作用下的变形研究成果,对钢壳混凝土结构在长期作用下的受力和变形情况进行研究,采用一种简捷的计算方法对沉管横向结构在长期作用下的受力和变形情况进行计算.结果表明:由于徐变和收缩的影响,混凝土最终将近退去一半的应力值;钢壳的受力随着徐变和收缩的发展趋于均匀;随着收缩徐变的发生钢壳所承担的弯矩逐渐减小;由于徐变和收缩导致挠度增量的影响并不大.     

波浪循环荷载作用下软粘土软化机理研究综述

软粘土在波浪循环荷载作用下,会发生变形增加、强度降低的软化现象。软粘土软化特性的深入研究,对指导工程实践、科学预防工程事故,具有重要的学术价值和经济意义。文章依次对国内外关于波浪循环荷载作用下软粘土软化的研究进展、软粘土软化影响因素、软化机理以及现阶段常见的软化模型进行了阐述,并对防治软粘土软化的对策进行了探讨。     

饱和软黏土十字板强度的相关性研究

水运工程地基海相沉积的软黏土地层较多,软黏土十字板强度指标是进行地基和边坡稳定验算的重要指标,但在海上进行十字板试验受风浪、潮汐影响,实施较为困难,试验数据的相关性研究较少。结合多个港口软黏土十字板测试成果数据,分析了十字板强度与有效自重应力及标贯击数的相关性,并建立了相关公式,对软黏土十字板强度指标的获取和应用具有实用和借鉴意义。     

天津港区硬质黏土切削过程的有限元模拟

硬质黏土的挖掘存在效率低的问题,需要研究该种土质的切削机理.利用数值模拟技术,建立刀齿切削硬质黏土的三维分析模型.土体的本构模型采用非线性弹塑性模型,应用单元损伤失效准则模拟硬质黏土的切屑,并基于显式积分算法实现了硬质黏土全物理过程的数值仿真,分析不同时刻的土体变形状态,得到刀齿的切削荷载.结果表明,对于所选定的硬质黏...     

不同应力路径下宁波粘土K_0固结三轴试验研究

利用GDS多功能三轴仪对宁波地区原状粘土进行了不同应力路径作用下K0固结三轴压缩试验,探讨了增P、等P和减P3种应力路径条件下宁波粘土的应力-应变、孔隙水压力和强度特性,并结合试验结果分析了粘土的总应力路径和有效应力路径特性。结果表明,总应力路径和有效应力路径的变化趋势基本一致,不同应力路径下q-ε1非线性关系明显,土体呈现弱软化型;不同应力路径下土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显;应力路径对粘聚力影响较大,对内摩擦角影响不大,有效强度指标则呈相反趋势。     

真空预压垂直铺塑侧向密封技术在软基处理工程中的试验与应用

对于深厚夹砂软土地层进行真空预压加固，侧向密封是个薄弱环节。通过深圳西部某码头一期工程真空预压软基加固实例，介绍垂直铺塑防渗技术首次在真空预压侧向密封中的试验与应用。