周期性振动荷载作用下软土的动力排水固结试验研究

摘要

当前，许多学者进行了软土在冲击荷载作用下的力学响应研究，但对周期性荷载作用下饱和软土的动力响应缺少试验研究和理论分析，同时对冲击荷载作用下的冲击应力和夯击能大小的确定只能通过工前试夯击及相关经验确定，尚无成熟的施工工艺和参数选取方法。所以开展周期性荷载下软土的试验研究非常必要。本文拟在室内试验的基础上探讨周期性荷载作用下软土在固结过程中动静应力、振动频率、固结排水量、时间的关系，分析软土动力固结过程中的一些基本规律和现象，这对于丰富和发展软土地基理论、优化设计指导现场施工均具有重要的理论意义与实用价值。主要研究内容如下:
　　1、周期性振动荷载作用下饱和软土的动力响应研究。以江苏镇江某工程现场软土（淤泥质土和粘土）为研究对象，利用自主研发的动态固结渗透仪模拟饱和软土在排水条件的响应。在不同静荷载强度、动荷载强度和频率下进行排水固结试验研究，并同单一的静力排水固结试验进行对比，主要分析试验过程中动应变和固结排水的响应，同时探讨在不同排水条件下饱和软土的应变和排水量的影响效应，为实际工程应用提供试验参数。
　　2、基于BP神经网络预测软土抗剪强度指标研究。通过对土体抗剪强度指标影响因素的分析，确定了主要影响抗剪强度指标的七个因素。对连云港徐圩港区一期工程的地质资料、设计参数和室内土工试验数据进行分析整理，选取了有代表性的88组数据作为样本。在此基础上，基于Matlab的BP工具箱编写了带有梯度下降法的程序，并利用编制的BP神经网络程序进行训练和验证。最后将预测值和实际值之间进行分析，验证了神经网络模型的准确性。用训练好的神经网络模型对加固后土体的抗剪强度指标进行预测，为确定抗剪强度提供一种便捷有效的途径。
　　研究表明:土样经加固后含水量减少了49％，孔隙比变小，密度增大，抗剪强度显著提高;振动荷载作用下饱和软土的应变和排水量较单一的静压固结有显著地提高;不同的振动频率产生的固结效应不同，当施加的振动频率接近软土的固有频率时，试样可以更有效地吸收能量，应变和固结排水量最大;在同一应力和振动频率作用下，当四周和中部设置土工布形式时，轴向应变和排水量最大，单独中部设置土工布排水时轴向应变和排水量最小;通过软土的压缩变形、应力波提高荷载势以及完善排水系统三方面对动力排水固结机理进行了探讨。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 软土的工程特性

1．1．2 软土的危害

1．1．3 常用软土地基处理方法

1．2 饱和软土动力排水固结法的研究现状

1．2．1 国内外理论和试验研究

1．2．2 工程应用

1．3 目前动力排水固结法处理软土地基研究存在的问题

1．4 本文研究目的及主要研究内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 主要内容

第二章 动态固结试验装置及试验方法

2．1 概述

2．2 LD-8型动态固结排水渗透试验装置简介

2．2．1 主要组成部分

2．2．2 主要功能

2．2．3 主要参数

2．3 动力排水固结试验方法

2．3．1 振动荷载模拟实现

2．3．2 试验过程

2．3．3 试验影响主要因素分析

2．3．4 试验结果对仪器误差的验证

第三章 振动荷载作用下软土的动力响应

3．1 概述

3．2 试验方案

3．2．1 试样的物理性指标

3．3．2 淤泥质土动力固结试验

3．3 动力固结试验结果及分析

3．3．1 淤泥质土轴向压力-时间关系

3．3．2 淤泥质土轴向应变-时间关系

3．3．3 淤泥质土固结排水-时间关系

3．3．4 不同排水条件对淤泥质土的应变和排水量的影响

3．4 软土振动排水固结机理分析

3．5 本章小结

第四章 基于BP神经网络预测固结前后软土的抗剪强度

4．1 概述

4．1．1 土的抗剪强度指标

4．1．2 影响土体抗剪强度的因素

4．1．3 土体抗剪强度的测定方法

4．2．BP神经网络的基本原理

4．3 BP神经网络预测土体抗剪强度的实现

4．3．1 数据准备

4．3．2 模型建立

4．3．3 网络的训练过程及结果

4．4 加固后土体的抗剪强度指标的预测

4．4．1 预测样本数据的准备

4．4．2 抗剪强度的预测

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间(待)发表的论文