主应力轴旋转作用下各向异性软粘土静动力特性试验研究

摘要

软粘土地基上修筑的高速公路、机场跑道、跨海大桥等交通工程在循环交通荷载作用下，往往会产生过大的工后沉降，这是因为在自重荷载和交通荷载作用下软粘土中的应力路径十分复杂，主要表现在以下两个方面，第一，软粘土具有明显的各向异性，这种各向异性一方面和K0固结有关，另一方面则由路基中的应力引起。第二，在循环交通荷载作用下，软粘土单元体中的主应力轴还会发生连续旋转。因此，开展各向异性软粘土在主应力轴旋转作用下的静动力特性试验研究是解决软土地基工程灾变问题的重要手段。本文以温州软粘土为研究对象，主要做了以下工作：
　　1．研制出一种制备重塑土的仪器即高压固结仪，利用该仪器通过一系列的加工工艺流程制备出高质量的重塑软粘土，分别取与土样沉积方向呈0°、30°、45°、60°、90°的原状土样和重塑土样，对每种角度的原状和重塑土样依次分别进行压缩试验、渗透试验、直剪试验，结果表明：无论是重塑土样还是原状土样，其压缩模量、渗透系数、抗剪强度等方面都存在各向异性。
　　2.利用GDS空心扭剪系统，对原状温州饱和软粘土开展与大主应力方向分别呈0°，30°，45°，60°，90°的定向剪切试验，结果表明：不同主应力方向角下的剪切，主应力、主应变、应力-应变关系曲线变化规律差别较大，偏应力峰值和内摩擦角也互不相同，且偏应力峰值在0°剪切时最大，而有效内摩擦角最大值出现在45°剪切。
　　3.利用GDS空心扭剪系统，通过使用自定义的波形及心脏线形应力路径的加载，模拟了实际工程中交通荷载作用下土单元体中主应力轴连续旋转的应力路径，研究了主应力轴连续旋转作用下，软粘土中应变、孔压、弹性模量的变化规律，结果还发现，与不考虑主应力方向变化的动三轴试验结果相比，主应力轴旋转会加快软粘土应变、孔压的累积和土体的软化。最后建立了考虑主应力轴旋转作用的软粘土累积应变预测方程。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容和方法

第二章 试验仪器及土样

2.1 GDS动态空心圆柱系统介绍

2.2 自制大型高压固结仪

2.3 试验所用土样

2.4 空心圆柱形土样的制取、饱和和固结

2.5 本章小结

第三章 软土各向异性试验研究

3.1 引 言

3.2 软土的固结特性

3.3 软土的渗透特性

3.4 软土固结度问题探讨

3.5 软土的粘聚力和内摩擦角特性

3.6 本章小结

第四章 主应力方向变化下软土静力学特性试验研究

4.1 试验方案

4.2 试验结果分析

4.3 本章小结

第五章 主应力轴旋转下软土动力学特性试验研究

5.1 引言

5.2 主应力轴旋转下土中应力路径分析

5.3 本章试验中采取的应力路径和波形

5.4 试验方案设计

5.5 试验结果及分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果