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我国东南沿海地区广泛分布着深厚的软弱粘土层。这些天然软粘土含水率高、压缩性高、强度低。以胶结作用为主形成的自然沉积粘性土体拥有一定的结构强度,这些天然软粘土由于结构性的存在表现出与重塑土不同的性质。这类结构性土体是本文的主要研究对象。本文主要采用传统的土力学手段,通过室内常规试验,对现场取来的原状未扰动土样(薄壁土样)以及制备的重塑土样进行各种物理指标测试,以及一维固结试验,对上海粘性土的压缩特性进行分析研究。并结合系统收集的国内和国际上经典结构性粘性土的试验结果,以及对上海地区的天然沉积软粘土的地质勘探和取样试验资料进行了调查,对上海地区粘性土的结构性进行了分析。通过本论文的工作,得到如下研究成果:
(1)典型的原状软粘土e—p,e—logp曲线是分段的,结构性强的原状粘土具有明显的结构屈服应力。原状土的e—logp压缩曲线为前缓后陡型曲线,而重塑土的压缩曲线近似为一条直线。结构性较强的原状土体在低于屈服压力的应力范围内,土的压缩性较小;当荷载超出结构屈服应力,压缩性则显著增大。
(2)上海地区第④层淤泥质粘土有着较强的结构性,而这个性质与其相对较大的含水率是有一定的关系的。含水率较大的粘性土,其结构性特征表现越明显。第④层土的结构屈服应力值在100~150kPa之间。
(3)原状土和重塑土的压缩指标随着荷载的增大呈现不同的变化趋势。原状土的压缩模量随荷载增加而呈非线性增大,而重塑土的压缩模量随荷载增加而呈线性增大;原状土在施加较小荷载时的压缩系数远小于重塑土的压缩系数,而当施加荷载超过结构屈服应力之后二者均随着荷载增大而减小并逐渐趋于一致;原状土在施加较小荷载时的压缩指数远小于重塑土的压缩指数,随着荷载的增大,原状土的压缩指数迅速增大,之后超过重塑土的压缩指数并开始下降,可以预见二者亦将趋于一致。重塑土的压缩指数随荷载变化不大。
(4)原状土和重塑土的压缩曲线和压缩模量、压缩系数、压缩指数等压缩指标随着荷载的增大,逐渐趋于一致。这说明随着荷载的增大,原状土的结构强度消失以后,其压缩特性向着重塑土所表现的“固有特性”转化。