1、我國東南沿海廣泛分布著深厚結(jié)構(gòu)性軟粘土土層,在其上正興建越來越多的大型交通工程,地基土經(jīng)常承受交通等動(dòng)力荷載的作用.為了保證目前越來越多的大型建、構(gòu)筑物的安全與穩(wěn)定,減少工程事故的發(fā)生,研究軟粘土在結(jié)構(gòu)變化時(shí)的不排水循環(huán)特性以及對這些特性的預(yù)測和評價(jià)具有重要意義. 本文在總結(jié)了目前關(guān)于循環(huán)荷載作用下軟粘土特性以及彎曲元剪切波速測試與應(yīng)用方面的相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,開展了如下研究工作: 1.在壓縮儀上開發(fā)了壓電陶瓷彎曲元剪

2、切波速測試裝置,并利用該裝置測試了結(jié)構(gòu)性軟粘土在壓縮過程中的剪切波速變化規(guī)律.試驗(yàn)結(jié)果表明:原狀軟粘土的剪切波速變化與其變形規(guī)律相吻合,隨應(yīng)力水平增加均可分為三個(gè)階段,這三個(gè)階段以先期固結(jié)壓力和結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力為分界點(diǎn),因此,利用剪切波速可簡單方便地判定出這兩個(gè)關(guān)鍵應(yīng)力值. 2.對蕭山原狀、重塑及摻水泥的軟粘土樣進(jìn)行了一系列的不排水循環(huán)三軸試驗(yàn).研究結(jié)果表明,試樣的應(yīng)變一振次關(guān)系曲線上均存在著一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn).在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前,土樣變形

3、較小,而在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后,土樣變形急劇增大.施加的動(dòng)應(yīng)力幅值不同,該轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)變也不相同,但在半對數(shù)坐標(biāo)上大致落在一條直線上.原狀樣的轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)變一破壞振次關(guān)系分三個(gè)階段變化,且與壓縮試驗(yàn)的三個(gè)階段具有良好的對應(yīng)關(guān)系；對于重塑樣,該關(guān)系基本不隨應(yīng)力水平變化而變化；摻水泥試樣的擬合系數(shù)與水泥摻量呈線性關(guān)系. 土結(jié)構(gòu)性對土體的動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)強(qiáng)度特性有很大影響,當(dāng)固結(jié)壓力大于結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力時(shí),原狀土的變形和強(qiáng)度特性趨向于重塑土. 3.通過對

4、三種試樣剪切波速與動(dòng)強(qiáng)度關(guān)系的分析,結(jié)果表明原狀樣的剪切波速由于受土結(jié)構(gòu)性和孔隙比的耦合作用,總體上隨著固結(jié)壓力的增大而不斷提高,與動(dòng)強(qiáng)度呈非線性關(guān)系；若采用 Hardin 建議的F(e)=(2.973-e)<'2>/(1+e)對剪切波速進(jìn)行歸一,消除孔隙比的影響,則正常固結(jié)狀態(tài)下歸一化剪切波速與動(dòng)強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系. 重塑樣的剪切波速只受孔隙比e的影響,與土結(jié)構(gòu)性無關(guān),因此隨著固結(jié)壓力的增大而不斷增大,并與動(dòng)強(qiáng)度呈良好的線性

5、關(guān)系. 對摻水泥試樣的剪切波速同樣采用上述F(e)表達(dá)式進(jìn)行歸一后,與試樣動(dòng)強(qiáng)度之間呈良好的線性關(guān)系,這表明對同種土樣而言,只需對V<,s>采用F(e)進(jìn)行歸一,就可與相應(yīng)的動(dòng)強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系.若對摻水泥試樣的剪切波速和動(dòng)強(qiáng)度分別采F(e)和e進(jìn)行歸一,其值與原狀樣的剪切波速和動(dòng)強(qiáng)度(未歸一化值)呈良好的線性相關(guān)關(guān)系. 4.在循環(huán)三軸試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提出了無偏移應(yīng)力和有偏移應(yīng)力情況下土體變形的本構(gòu)模型 ,擬合值與測試結(jié)

6、果吻合得較好.利用該模型結(jié)合2.5維有限元程序和分層總和法計(jì)算了交通循環(huán)荷載作用下軟基的長期瞬時(shí)累積沉降,結(jié)果表明,交通荷載作用下路基下臥層軟土地基的長期瞬時(shí)累積沉降隨時(shí)間的增加而不斷增大,但其增長速率會(huì)逐漸減小,直至穩(wěn)定.軟土地基的沉降隨著交通荷載速度的提高而增大.軟土地基的沉降主要分布在一定的深度范圍以內(nèi),在該深度以下,沉降迅速變小.對軟弱地基進(jìn)行注漿加固,能有效降低交通荷載作用下軟粘土地基的沉降. 最后,本文給出了結(jié)論和進(jìn)