论文部分内容阅读
我国沿海地区基础设施的大规模建设使得超软土问题逐步纳入到我国岩土工程的研究范围中。超软土工程特性的特殊性和复杂性给超软基处理带来了极大的困难,严重影响着超软土地区基础设施建设的安全稳定和经济效益。因此,为增进对超软土的认知,本文先通过对国内现有超软土物理力学性质指标数据进行搜集、统计和分析,提出了合理的超软土界定标准,然后以连云港海积重塑超软土为研究对象,通过多种室内试验方法,着重针对其渗透固结特性展开深入研究,同时对强度特性、卸荷特性和动力特性等三个方面做出适当的补充与分析。本文主要研究内容及结论如下:（1）在总结大量工程实践经验和教训的基础上,提出将“类帕斯卡效应”作为选择超软土界定指标的依据;在对超软土物理力学指标数据进行统计分析后,确定将界定指标分为主要指标和次要指标,并根据岩土参数标准值的确定方法得到了各指标的具体范围,其中主要指标的建议值为干密度小于1.2 g/cm3、液性指数大于1.2、饱和度大于92.0%、渗透系数小于1×10-7cm/s、压缩模量小于2.5 MPa、内摩擦角小于3.5°、锥尖阻力小于0.37 MPa,次要指标的建议值为天然含水率大于50%、天然密度小于1.8 g/cm3、塑性指数大于10、孔隙比大于1.3、压缩系数大于1.0 MPa-1、黏聚力小于10.0 k Pa、侧摩阻力小于15 k Pa;最后提出了超软土界定标准,即主要指标全部满足,次要指标中1项满足要求,即可判定该软土为超软土。（2）因常规直剪试验难以测得超软土抗剪强度,本文提出一种改进的低法向应力直剪试验方法,据此研究了重塑超软土的强度特性。结果发现,剪应力随剪切位移的增大均呈现出先增大后稳定的趋势,当竖向应力过大,试样会发生挤出破坏,因此选择2.5 k Pa～7.5 k Pa作为计算该重塑超软土强度的合理法向应力范围,并计算得到57.0%、63.8%和73.5%三组含水率试样的黏聚力和内摩擦角分别为2.35 k Pa、0.95 k Pa、0.79 k Pa和3.09°、2.98°、0°;最后总结得该方法的两个关键点在于:采用率定系数更小的量力环来准确测试超软土的强度,依据莫尔库伦强度理论灵活选取合适的竖向压力范围,建议取2.5 k Pa～7.5 k Pa。（3）通过变水头渗透试验和一维侧限固结试验研究了重塑超软土的固结变形特性。渗透试验结果表明,含水率为48.3%～83.4%重塑超软土的渗透系数与初始孔隙比存在良好的指数关系。通过固结试验研究了重塑超软土固结变形随时间、固结压力、含水率或干密度的变化规律,并得到压缩模量、压缩系数、压缩指数等指标;各含水率试样的压缩系数av1-2为1.15 MPa-1～1.51 MPa-1,压缩模量Es1-2为1.41 MPa～1.75 MPa,压缩指数大致在0.37～0.52之间,且三者与含水率或干密度存在良好的线性关系;此外,通过计算发现压缩系数av0.25-0.5约为av1-2的2.65～4.77倍,说明超软土在较低压力作用下时便具有很强的压缩性,且土质越差,压缩性越强。采用理论公式法、直接求解法、时间对数法和时间平方根法计算该重塑超软土的固结系数,经对比分析后发现时间平方根法更为适合,该法所得固结系数为10-5cm2/s～10-4cm2/s左右。（4）通过一维卸荷回弹试验和三轴侧向卸荷试验研究了重塑超软土的卸荷特性。通过一维卸荷试验得到回弹变形随时间、竖向压力的变化规律;为更好反映整个卸荷回弹过程中的变形特征,本文重新定义了回弹模量,并计算得到最大回弹模量为40.78 MPa～53.32 MPa,最小回弹模量为0.13 MPa～0.29 MPa。三轴卸荷试验结果表明,在卸荷前期,试样的主应力差随轴向应变的增大而呈现出增大趋势,含水率为55.3%和65.0%试样在卸荷状态下的黏聚力和内摩擦角分别为25 k Pa、15.33 k Pa和0o、1.08o。（5）通过动三轴试验研究了不同含水率、不同围压重塑超软土的动应力应变关系、动弹性模量和动强度的特点。结果发现,动应力随动应变的增大呈现出硬化型特征,动弹性模量随动应变的增大而逐渐减小;动强度随荷载振动次数的增大而迅速减小;然后还得到相应的动黏聚力和动内摩擦角及其随含水率或干密度的变化规律。