随着经济快速发展,在我国沿海地区高速铁路、高速公路、地铁、港口等基础设施建设日新月异。这些工程大多建在深厚的软土地基中,在长期静荷载和长期循环荷载作用下,软土地基会发生固结沉降。本文通过室内试验、理论分析和数值模拟,对长期静荷载和长期循环荷载作用下软粘土的蠕变特性进行研究,并探讨不同排水模式对于蠕变的影响。主要的研究内容和研究成果包括以下3个方面。(1)通过对上海第4层淤泥质粘土试样开展三轴分别加载和分级加载蠕变试验,研究了围压和排水条件等因素对蠕变特性的影响。分别加载蠕变试验结果表明,应变随着围压的增大而减小,且随着围压的增大超孔隙水压力越小且超孔隙水压力消散的越快。在同一围压下,排水蠕变试验应变迅速发展并逐渐趋于稳定,不排水试验的应变初期发展缓慢但随时间衰减的趋势较小;分级加载蠕变试验结果表明,应变随着每一级偏应力的增加而增加,瞬时应变随着每一级偏应力的增加而增大,而超孔隙水压力增量随着每一级偏应力的增加而减小。在围压84 k Pa下,不排水蠕变试验在偏应力施加后,超孔隙水压力迅速增大,达到最大值后保持不变。偏应力较大时,不排水条件下的应变增量和应变率明显大于排水条件下的应变增量和应变率。(2)长期循环荷载三轴蠕变试验结果表明,循环蠕变以基值蠕变为基础,在某个循环应变幅值内变化和发展;峰值蠕变曲线和谷值蠕变曲线体现了土体的弹性,基值蠕变曲线体现了土体的塑性。饱和淤泥质软粘土的循环蠕变同时呈现弹性和塑性的特点,随着加载次数的增加,弹性趋于稳定和明显,塑性逐渐减弱。软粘土排水循环蠕变试验中,循环应变幅值随着围压的增大基值蠕变曲线随之减小,且循环应变幅值也随之减小。不排水循环蠕变的累积塑性应变小于排水循环蠕变的累积塑性应变,不排水循环蠕变的循环应变幅值却大于排水循环蠕变的循环应变幅值。(3)与传统模型相比,分数阶Merchant模型能够使用较少的参数实现较高的拟合精度和更好的预测效果,基于ABAQUS有限元软件的UMAT子程序,进行分数阶蠕变模型UMAT子程序的二次开发。基于Terzaghi一维固结理论体系,结合分数阶Merchant模型,建立了软粘土一维流固耦合计算模型,考虑了竖向渗流以及土体变形的时间依赖性,研究了在长期荷载作用下软土层地基蠕变特性。结果表明,建立的软粘土一维流固耦合计算模型与理论计算结果一致,更为直观地揭示了长期荷载作用下的地基沉降机理。该论文有图58幅,表11个,参考文献134篇。