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海积软土包含土分类中的粘土、粉质粘土、粉土,为一种不良工程地质特性的土体,其主要特点是高含水量、高压缩性和低承载力。在外荷载作用下,其一般都很大。通常选择建筑场地应尽可能避开软土地段。但随着经济发展及对外开放的需要,越来越多的大型工程建筑开始利用大量工程地质条件不良的场地。特别是在沿海地区,该问题尤其突出,如港口、海堤及机场等。为此,对软弱土体的固结变形及其时间效应等性质的研究分析成为当前热门的研究课题之一,近几十年来也取得了较大的进展。
鉴于目前关于软土地基固结沉降大多采用传统固结理论进行分析计算,其结果往往与现场实际有较大的偏差,而不能较为真实的反映其固结过程。针对软土非线性固结性状的认识还不够全面,同时可直接用于非线性固结分析的计算理论还比较缺乏的现状,本文拟在现有研究基础上,采用室内模拟试验为主要手段,对重塑海积软土非线性固结性状作较为全面系统的分析研究。通过固结试验、固结排水联合试验等试验手段,配合理论分析研究以下内容:
①厦门重塑海积软土的非线性应力应变模型;
②厦门重塑海积软土的固结过程中孔隙水渗出规律;
③厦门重塑海积软土的非线性固结模型及其算法。
本文通过分析Terzaghi固结理论,修正了其部分假设,得到用于计算海积软土的非线性固结模型并求出解答。软土非线性固结模型可以通过较简单的室内试验(压缩试验测定应力应变曲线的参数;排水试验测定排水函数的参数)得到,与Terzaghi固结理论相比,非线性固结模型孔隙水压力消散过程与Terzaghi孔隙水消散过程极其相似,但非线性固结模型的固结过程比Terzaghi解更缓慢,更接近实际。
非线性固结模型因为没有经过实践检验,目前还无法得知其准确度有多高,但其从排水角度考虑固结问题,可以解决许多实际问题。例如无论是建筑施工引起的地面沉降还是抽汲地下水引起的地面沉降,其核心问题都是压缩层的排水固结问题。建筑施工引起的地面沉降是堆荷产生的附加应力导致土层压缩固结,过量抽汲地下水引起的地面沉降是水位差产生的附加应力导致土层固结,这些问题都可以通过考虑排水函数固结来研究。