天然沉积软黏土变形机理与结构性压缩模型研究

摘要

天然沉积结构性软土地基的沉降变形分析是岩土工程的一个研究热点和难点课题，难点的关键在于土结构性对土体压缩变形和蠕变影响的机理分析和定量评价。本文通过对不同天然沉积土的原状样和重塑样进行系列室内试验，结合理论分析，深入探讨了天然沉积结构性软土的变形机理，建立了能够考虑结构性土压缩特性和蠕变特性的压缩模型。
　　 通过对天然沉积土的原状样和重塑样进行不同排水距离的固结试验，研究了两者的EOP压缩性状，明确了两者性状不同的机理：当固结压力小于天然沉积土的结构屈服压力时，蠕动变形甚微，排水路径对其主固结应变量影响不大；但是当土结构发生屈服时，大孔隙坍塌，蠕动变形速率骤增，排水路径从而影响主固结阶段的蠕变量和EOP总变形量。
　　 通过对天然沉积土的原状样和重塑样进行压缩次固结试验，明确了结构屈服对次固结特性的影响规律：结构屈服前，土结构性抵抗了土体的变形趋势，不发生次固结变形或次固结变形甚微；当土体处于屈服状态时，土体次固结变形突然增大，次固结系数Ca出现峰值；结构屈服后，次固结系数C随固结压力的增大而减小。
　　 通过对天然沉积土进行不同试样初始高度和不同加载比的次固结试验，分析了排水路径和加载路径对次固结系数的影响，提出了土体的次固结系数只与土体的有效应力水平和固结时间历时有关的参照次固结系数的概念。
　　 基于Burland提出的固有压缩概念，分析了结构性土的次固结变形机理，给出了次固结系数与孔隙指数差ΔIν随固结压力的变化规律，进而提出了归一化天然沉积土参照次固结系数的计算式和次固结系数随时间发展的递减函数，建立了考虑结构性影响的次固结变形计算模型。
　　 在EVP压缩模型基础上，考虑了天然沉积结构性土的e-logσ’v压缩曲线非线性以及蠕变速率与应力水平和时间的相关性，建立了天然沉积结构性土的改进EVP压缩模型。利用本文的试验数据和文献提供的试验数据验证了本文提的改进EVP压缩模型能有效得反映结构性土的压缩特性和蠕变特性。