软土加固过程中强度变化及本构模型试验研究

摘要

在我国沿海地区，存在着大量的含有高含水率软黏土的近代沉积层，修筑建筑物之前需对其进行加固处理。由于优势明显，真空-堆载联合预压已经成为了软基加固的主要方法，一般采用先进行真空预压处理再进行堆载预压，在施加堆载时往往存在大部分的未固结地基，加之不同地区的地质条件存在差异，规范中并未对堆载施加方式进行详细规定。因此，土体在加固过程中的强度增长以及本构模型问题值得进一步研究。
　　将邓肯-张模型引入分层总和法进行沉降计算时，体积应力作用时其变形模量变化只能使用繁琐的迭代法计算，未能提供简洁的计算方法。此外，确定邓肯-张模型参数n、k值时往往把初始切线模量与围压的双对数关系按照线性关系拟合，若试验数据较少会对计算结果造成误差，并且直线假定的合理性需要进一步论证。所以，有必要对软黏土在等向应力作用下的应力应变关系进行探索。
　　本文利用GDS高级三轴系统对天津滨海地区不同初始含水率的重塑软黏土进行一系列的三轴试验研究，具体内容包括：
　　（1）进行不同围压与固结度下的不排水剪切试验，得出了抗剪强度指标随固结度的变化规律；搜集和整理不同地区的相关三轴试验数据，利用归一化方法探究了内摩擦角随固结度变化的增长规律；分析了固结体应变与抗剪强度的增长累计频率，得出合理的堆载施加方式。
　　（2）基于试验结果，建立不同初始固结度下黏性土邓肯—张模型，通过多种数据分析方法对比，得出了模型参数与固结度和围压的关系式并验证了其可靠性。
　　（3）对不同初始含水率的重塑土样的固结排水试验结果进行分析，总结出有效应力与轴向应变之间的双曲线关系；通过理论推导明确了该模型参数的物理意义，并得出等向固结过程中土体的切线模量表达式。
　　（4）将新公式与邓肯—张模型方法确定的初始切线模量进行对比，验证了该公式的合理性，并且得出lg?(Ei/pa)与lg?(σ3/pa)之间并非严格的线性关系。对新老方法计算的初始切线模量结果进行对比，说明新方法对于计算初始切线模量值更加合理可靠。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 真空堆载联合预压发展现状

1.2.2 抗剪强度及其指标增长规律研究现状

1.2.3 饱和软黏土本构模型研究现状

1.2.4 等向固结应力应变关系研究现状

1.3 本文研究意义及主要研究内容

第2章 理论基础及试验方案设计

2.1 理论基础

2.1.1 软土地基及加固方法

2.1.2 强度准则及本构模型

2.2 试验方案设计

2.2.1 试验用土及重塑土样制作方法

2.2.2 GDS高级三轴试验系统（GDSTTS）

2.2.3 试验对比组设计

第3章 软土地基加固中强度增长与应力应变试验研究

3.1 吹填土加固过程强度增长规律分析

3.1.1 抗剪强度指标与固结度关系分析

3.1.2 抗剪强度增长与固结体应变变化分析

3.2 吹填土加固过程应力应变关系分析

3.2.1 偏应力作用下非完全固结吹填土应力应变规律

3.2.2 邓肯—张参数与固结度关系研究

3.2.3 参数拟合效果验证

3.3 本章小结

第4章 等向应力作用下饱和黏性土非线性弹性模型研究

4.1 邓肯—张模型参数的确定方法

4.2 等向应力作用下的非线性弹性本构模型建立

4.2.1 应力应变双曲线关系

4.2.2 等向体积应力作用下的切线弹性模量理论推导

4.2.3 饱和黏性土等向压缩试验结果分析

4.2.4 公式正确性验证

4.2.5 公式优越性的探究

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢