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天然土在沉积过程中大都会形成一定的结构性,软黏土由于特定的历史条件和矿物成分,同样具有结构性,其结构类型有着自身的特点。这种结构性对土的工程性质有着强烈的影响。结构性软土具有结构强度,结构性强弱的变化会导致其基本物理力学特性发生相应变化。结构性软黏土工程往往会在缺乏先兆的情况下产生突发性的脆性破坏,所以对工程建设影响较大。因此,研究软黏土的结构性,对软黏土地区结构物的设计和施工有着重要的指导意义。
为此,本文针对长三角地区结构性土进行了压缩试验、剪切试验和单向流变试验研究,得到了相应的力学特性,并在深入了解力学特性的基础上采用了相应的本构模型进行了弹塑性模拟,具体如下:
1.对苏州软黏土原状样和重塑样分别进行了等向压缩、常规三轴排水剪切试验和常规三轴不排水剪切试验,得到苏州软黏土的压缩曲线和应力-应变曲线。对苏州原状土样和重塑土样的压缩曲线、应力-应变曲线分别进行了比较。分析了苏州软黏土原状样和重塑样在强度和变形特性方面的异同点。
2.对上海软土原状土样和不同程度的扰动土样分别进行了等向压缩、常规三轴不排水剪切试验和常规三轴剪切试验,得到了不同程度扰动下的上海软土的压缩曲线和应力-应变曲线。分析了不同程度扰动土样的力学特性及其之间的差异,并阐述了产生差异的原因。
3.用高压固结仪器分别对原状和重塑上海软土进行流变压缩试验,并对试验结果进行了分析比较,得到了原状上海软土和重塑上海软土的次固结系数的变化规律。在此基础上推导出计算次固结系数的一种方法。
4.利用试验得到的重塑和原状苏州软黏土的力学性质,结合相应的本构弹塑性模型以及其确定模型参数,对原状和重塑苏州软黏土变形、强度特性进行了弹塑性模拟。结果表明:试验得到应力-应变曲线与本构模型计算得到的应力-应变曲线基本吻合。