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基于分数阶Merchant模型和变渗透系数的饱和软黏土一维固结分析

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中国水运(下半月) 2024年第9期 50-52页

作者：卢怡苗陈逸浙江海洋大学

采用分数阶Merchant模型，描述饱和软黏土的流变性，引入Taylor变渗透系数关系式对Darcy定律进行修正来描述孔隙水的渗流。基于上述两点，重新推导饱和软黏土一维固结方程，并且采用有限差分的方法得到其数值解。为对模型进行深入的分... 详细信息

采用分数阶Merchant模型，描述饱和软黏土的流变性，引入Taylor变渗透系数关系式对Darcy定律进行修正来描述孔隙水的渗流。基于上述两点，重新推导饱和软黏土一维固结方程，并且采用有限差分的方法得到其数值解。为对模型进行深入的分析，还进行了重要参数的分析，结果表明：Merchant模型阶次对沉降的前后期影响不同，但总体为阶次越大，沉降完成消耗的时间越少。在变渗透性方面，随着参数αc的增大，土体则需要更长的时间才能完成沉降。

关键词：饱和软黏土流变性分数阶导数变渗透系数

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饱和软黏土的蛋形单面边界面模型

岩土工程学报 2020年第12期42卷 2170-2179页

作者：徐日庆鞠露莹俞建霖蒋佳琪丁盼浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 浙江加州国际纳米技术研究院台州分院浙江台州318000

为描述饱和软黏土在循环荷载作用下的动力特性,建立了一个蛋形单面边界面模型。首先,模型通过引入蛋形边界面,克服了剑桥形式的边界面在角点处塑性应变增量方向不明确的缺陷,并将蛋形边界面退化为包含剑桥形式与椭圆形式等在内的不同形... 详细信息

为描述饱和软黏土在循环荷载作用下的动力特性,建立了一个蛋形单面边界面模型。首先,模型通过引入蛋形边界面,克服了剑桥形式的边界面在角点处塑性应变增量方向不明确的缺陷,并将蛋形边界面退化为包含剑桥形式与椭圆形式等在内的不同形式的函数,体现了模型的普适性。其次,模型采用适用于饱和软黏土的相关联流动法则,以塑性体应变作为等向硬化过程中的内变量,利用广义各向同性硬化法则与移动映射中心的映射法则,准确描述了土体应力诱发各向异性与卸载过程中的塑性。然后,明确提出了模型参数确定方法,并通过参数分析阐述了模型各循环参数对饱和软黏土动力特性的影响。最后,利用高岭土在不排水条件下的单向循环三轴试验及Itsukaichi海洋黏土在不排水条件下的等向固结静三轴试验将模型模拟值与实测值进行对比,结果表明:模型计算结果与试验结果吻合良好,模型可合理描述饱和软黏土在不排水单向循环荷载及不排水剪切静荷载作用下的特性。

关键词：饱和软黏土蛋形边界面模型动力特性广义各向同性硬化准则循环三轴试验静三轴试验

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饱和软黏土路基中布袋注浆桩的挤土效应

西南交通大学学报 2018年第5期53卷 1026-1032,1047页

作者：李启月吴正宇张电吉中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 武汉工程大学资源与土木工程学院湖北武汉430000

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析.运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分... 详细信息

为研究饱和软黏土路基条件下布袋注浆桩的挤土效应,以布袋注浆桩加固某饱和软黏土路基工程为例,通过现场试验对桩体成型过程中的桩周土体位移和超静孔隙水压力进行了分析.运用测斜管监测了成桩时桩周土体的水平位移,得到了土体位移的分布特征和土体位移随注浆压力与时间的变化规律;运用孔压计监测了成桩时桩周土体中超静孔隙水压力,得到了超静孔隙水压力的分布规律与变化趋势.试验结果表明:成桩后,桩周土体水平位移呈现"马鞍形"分布,在距离地表0.1～0.3倍和0.8～1.0倍的桩长位置处出现最大位移;桩体成型挤土产生水平位移的范围约为桩径的6倍;桩体养护成型后,标准施工下的注浆压力对挤土效应的影响甚微,同时桩周土体水平位移会出现明显回弹,回弹位移值为注浆当天的40%～60%;超静孔隙水压力在前10 d消散较快,超静孔隙水压比随土体与桩体间距离的增加而呈现近似于线性规律的衰减,其影响范围约为10倍桩径.

关键词：饱和软黏土布袋注浆桩挤土效应现场试验土体位移超静孔隙水压力

饱和软黏土不排水强度弱化模型及其在沉箱式防波堤的应用分析（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2018年第8期19卷 650-662页

作者： Zhen YAN Yuan-zhan WANG Zhong-xuan YANG Zhong XIAO Kun PAN Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering Ministry of Transport Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering Engineering Research Center of Urban Underground Development of Zhejiang Province Zhejiang University School of Civil Engineering Tianjin University

目的:本文旨在建立简单实用的饱和软黏土不排水强度损伤弱化模型,应用于波浪循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的非线性数值计算,为解决防波堤软土强度弱化计算问题提供有效途径。创新点:1.基于不排水强度循环损伤弱化机理... 详细信息

目的:本文旨在建立简单实用的饱和软黏土不排水强度损伤弱化模型,应用于波浪循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的非线性数值计算,为解决防波堤软土强度弱化计算问题提供有效途径。创新点:1.基于不排水强度循环损伤弱化机理,得到软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平的变化规律;2.结合Tresca屈服准则进行数值开发,应用于波浪循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的数值计算。方法:1.引入累积塑性变形相关的损伤变量表征土体结构性的损伤和重塑对软黏土不排水强度弱化的影响(公式(3)和(11));2.建立软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平变化的损伤弱化模型(公式(14));3.结合Tresca屈服准则,实现软黏土不排水强度损伤弱化的数值计算过程(图9);4.针对烟台软黏土动三轴试验数据进行分析,对模型及其数值开发过程进行验证(图11和12);5.将模型应用到软土地基上沉箱式防波堤数值运算,分析软土地基响应,验证模型的有效性(图15~18)。结论:1.在临界循环应力比以下,损伤变量和归一化最大孔压比随循环荷载作用次数的增加逐渐增大,并趋于稳定;随循环应力比增大逐渐增大。循环后不排水强度折减系数随着循环荷载作用次数和循环应力比的增加而减小。2.有限元数值开发过程是正确的,不排水强度损伤弱化模型是合理的。3.该模型简单实用,可应用于波浪等循环荷载作用下沉箱式防波堤与软土地基相互作用的非线性数值计算,且能模拟循环荷载下软土地基的孔隙水压力增长以及不排水强度弱化等响应。软土地基的响应主要分布在基床两趾及正下方的软土层上部。

关键词：饱和软黏土不排水强度循环弱化模型损伤数值模拟

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饱和软黏土中足尺静压桩挤土效应试验研究

岩土力学 2009年第11期30卷 3291-3296页

作者：周火垚施建勇河海大学岩土工程研究所南京210098

饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验,重点监测了沉桩时的侧向位移随深... 详细信息

饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验,重点监测了沉桩时的侧向位移随深度和距桩轴不同距离、地面隆起量随桩的贯入深度和距桩轴不同距离、孔隙压力随桩的贯入深度和时间的变化规律,并分析了超静孔隙水压力最大值沿径向和深度的变化特性。由测试结果可知,最大的侧向位移发生在距地表0.75L附近,地面隆起从桩贯入开始迅速发展,并在桩压入到6m左右时达到最大值,测点处超静孔压增量的最大值发生在桩端到达该点所在水平面时,而超孔压的最大值沿径向有滞后性。

关键词：饱和软黏土足尺静压桩挤土效应侧向位移地面隆起孔隙压力

地铁振动荷载作用下隧道周围饱和软黏土分形研究

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土木工程学报 2007年第11期40卷 86-91页

作者：唐益群张曦赵书凯王建秀周念清同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室中交上海三航科学研究院有限公司上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

以上海地铁2号线静安寺站-江苏路站区间隧道周围饱和软黏土为研究对象,在现场监测和室内GDS(多功能循环三轴试验系统)试验的基础上,利用压汞仪微观试验研究方法,对隧道周围饱和软黏土微结构进行定量研究。研究结果表明,孔隙分形维数在... 详细信息

以上海地铁2号线静安寺站-江苏路站区间隧道周围饱和软黏土为研究对象,在现场监测和室内GDS(多功能循环三轴试验系统)试验的基础上,利用压汞仪微观试验研究方法,对隧道周围饱和软黏土微结构进行定量研究。研究结果表明,孔隙分形维数在隧道不同深度处的变化规律可以用不同的循环应力比CSR来体现。随着深度的增加,循环应力比CSR也随之增大,分形维数随着循环应力比CSR的增加先是下降然后又逐渐上升。研究成果为软土地区饱和软黏土中地铁隧道轴线变形和隧道经过区域地面沉降作了有价值的探索,也为探讨地铁行车荷载作用下饱和软黏土的破坏机制、造成地铁隧道轴线变形与地面沉降研究提供一定的理论支持。

关键词：隧道工程振动荷载饱和软黏土压汞试验分形维数

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长期循环荷载作用下饱和软黏土的应变速率

华南理工大学学报（自然科学版） 2008年第10期36卷 37-42页

作者：刘添俊莫海鸿华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

为探讨长期循环荷载作用下饱和黏土的变形性状,对珠江三角洲的典型淤泥质饱和软黏土进行了室内循环三轴试验,重点研究了饱和黏土的残余应变速率.通过对试验结果的分析发现:在长期循环荷载作用下,黏土的应变速率随时间延长而减小,应变速... 详细信息

为探讨长期循环荷载作用下饱和黏土的变形性状,对珠江三角洲的典型淤泥质饱和软黏土进行了室内循环三轴试验,重点研究了饱和黏土的残余应变速率.通过对试验结果的分析发现:在长期循环荷载作用下,黏土的应变速率随时间延长而减小,应变速率对数与时间对数间的关系可用直线描述;初始静偏应力与动偏应力的耦合作用以及不同的排水条件对黏土的残余应变速率有较大影响.文中结果为长期循环荷载作用下饱和黏土变形机理的进一步研究提供了理论基础.

关键词：长期循环荷载饱和软黏土应变速率残余变形交通荷载

三维应力状态下饱和软黏土循环动力特性试验研究

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岩土力学 2022年第6期43卷 1523-1532页

作者：李明枫王永政张婷婷瑞安滨海新区建设开发有限公司浙江瑞安325200 浙江省地矿勘察院有限公司浙江杭州310000 温州职业技术学院建筑工程学院浙江温州325035

在三维应力空间中,基于循环大主应力与循环中主应力的耦合模拟交通荷载下竖向循环正应力与平行于道路方向的水平向循环正应力的耦合,构建了循环大、中主应力耦合应力路径,定义了循环应力路径表征参数——循环中主应力系数bcyc。通过GDS... 详细信息

在三维应力空间中,基于循环大主应力与循环中主应力的耦合模拟交通荷载下竖向循环正应力与平行于道路方向的水平向循环正应力的耦合,构建了循环大、中主应力耦合应力路径,定义了循环应力路径表征参数——循环中主应力系数bcyc。通过GDS动静真三轴仪,对正常固结饱和软黏土进行了一系列循环大、中主应力耦合应力路径下的不排水循环加载试验,重点分析了循环中主应力系数及循环应力比对正常固结软黏土长期循环动力及安定特性的影响。试验结果表明:三维应力状态下,循环中主应力系数的增大提升了土体回弹模量,抑制了累积大主应变的发展,并且累积大主应变与循环中主应力系数呈线性关系。基于安定理论,确定了循环大、中主应力耦合应力路径下饱和软黏土的容许循环应力比,同时发现循环中主应力系数的增加引起了容许循环应力比的上升。

关键词：真三轴试验饱和软黏土累积应变回弹模量容许循环应力比

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椭圆应力路径下饱和软黏土循环单剪试验

中国公路学报 2018年第2期31卷 218-225页

作者：刘飞禹陈琳胡秀青王军蔡瑛上海大学土木工程系上海200072 温州大学建筑工程学院浙江温州325035 温州大学浙江省软弱土地基与海涂围垦工程技术重点实验室浙江温州325035 温州大学浙江省海涂围垦及其生态保护协同创新中心浙江温州325035

为了研究水平剪切应力对土体动力特性的影响,采用多向循环单剪仪模拟地震时土体所受的水平剪切作用,对温州饱和黏土进行一系列不排水剪切试验,分析在双向应力幅值为1∶2时,当X向和Y向加载波形的相位差分别为0°,30°,60°和90°,循环应... 详细信息

为了研究水平剪切应力对土体动力特性的影响,采用多向循环单剪仪模拟地震时土体所受的水平剪切作用,对温州饱和黏土进行一系列不排水剪切试验,分析在双向应力幅值为1∶2时,当X向和Y向加载波形的相位差分别为0°,30°,60°和90°,循环应力比分别为0.14,0.20,0.25时,相位差和循环应力比对土体动应变、动孔压、动剪切强度及剪切后再固结变形特性的影响。试验结果表明:在循环应力比较小时,应变和孔压比发展较慢,且再固结后产生的沉降也较小;当循环应力比为0.20时,相位差的增大会加快应变和孔压比的增长,X向应变的发展会受到Y向应变的影响,且相位差越大,土体达到破坏所需的圈数越少;当循环应力比为0.25时,相位差对应变、孔压比和强度的影响不明显;循环次数相同,随着循环应力比的增加,应变及孔压的发展速度增快;在一定的循环应力比下相位差越大,双向所产生的应变也就越大,且X向应变的发展会受到Y向应变的影响;当循环应力比为0.14时,再固结后的轴向变形很小;当循环应力比为0.20时,相位差越大产生的轴向变形也越大;当循环应力比为0.25时,相位差对再固结后的轴向变形影响不大。

关键词：道路工程饱和软黏土多向循环剪切动单剪动力特性