基于有效应力原理的泡沫改良粗粒土不排水残余剪切强度计算模型

作     者：钟嘉政 王树英 冯志耀 朱汉标 ZHONG Jiazheng;WANG Shuying;FENG Zhiyao;ZHU Hanbiao

作者机构：中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学隧地工程研究中心湖南长沙410075 中南大学轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2023年第45卷第12期

页      面：2614-2623页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52022112) 湖南省研究生科研创新项目(2020zzts152) 

主　　题：泡沫改良粗粒土 剪切大变形连续流动 有效应力 率相关残余剪切强度 不排水加压十字板剪切试验 

摘      要：泡沫常用于土压平衡盾构渣土改良,流动性良好的泡沫改良粗粒渣土有利于盾构进排土顺畅和土舱压力传递,进而避免地层过大变形和失稳。从泡沫改良粗粒土不排水压缩和剪切机理出发,推导了不排水条件下带压泡沫改良粗粒土流动大变形后的残余剪切强度统一理论模型。首先基于理想气体定律和土的有效应力-应变双曲线方程求解不排水一维压缩时的有效应力,然后推导不排水剪切引起的超孔隙压力和残余状态下剪切强度与有效应力的关系式,再构建剪切速率相关的残余剪切强度计算模型。采用不排水加压十字板剪切试验验证了计算模型的准确性,试验值与理论值的平均误差约10%,表明该计算模型可用于确定泡沫改良粗粒土连续流动时的残余剪切强度。最后开展了影响因素分析,竖向总应力增大能提高残余剪切强度,而泡沫注入比增加能降低残余剪切强度;残余状态下流动大变形泡沫改良粗粒土的屈服应力和塑性黏度均与竖向总应力呈正相关,而与泡沫注入比呈负相关。