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南沙软土宏微观蠕变试验及本构模型研究

南沙软土宏微观蠕变试验及本构模型研究

作者：李妤妤广州大学

学位级别：硕士

我国软土地区分布较广,以沿海、河、湖等地区为主,而这些地区大多是处于经济发展的重点区域内,借经济腾飞发展的契机,随之而来的基础建设项目也在如火如荼进行中。但是对于软土地基上的建筑物,由于软土自身的特性,在长时间荷载作用下会... 详细信息

我国软土地区分布较广,以沿海、河、湖等地区为主,而这些地区大多是处于经济发展的重点区域内,借经济腾飞发展的契机,随之而来的基础建设项目也在如火如荼进行中。但是对于软土地基上的建筑物,由于软土自身的特性,在长时间荷载作用下会产生不均匀沉降现象,对生活、生产等社会发展行为埋下安全隐患。本文以南沙软土为研究对象,基于一维固结蠕变试验和剪切蠕变试验等宏观试验、SEM(扫描电镜)和Image J图像分析软件等微观试验,在宏观层面上定性、微观层面上定量分析南沙软土的蠕变变形机理,并通过建立软土蠕变本构模型描述软土蠕变过程。本文的主要研究内容以及结论有如下几点:(1)采用一维固结蠕变试验和剪切蠕变试验等宏观试验对南沙原状软土的宏观蠕变特性进行分析研究。在分别加载作用下,软土在每级加载的初始瞬间都会产生与时间无关的瞬时变形,蠕变曲线随时间的增加呈现弧形变化的趋势,其斜率逐渐减小,直至趋于水平直线,反映出土体的衰速蠕变特性。软土处于较低轴向应力和较低剪切应力时,变形量较小且在较短时间内稳定增曲线长至某一定值,表现出衰减蠕变的特性;软土处于较高轴向应力和较高剪切应力时,软土先处于加速蠕变阶段,出现不同的弯曲弧线,随时间的发展逐渐进入衰减蠕变阶段,等速蠕变时间随应力水平的提高而增长。(2)采用SEM(扫描电镜)和Image J图像分析软件等微观试验对各蠕变条件下南沙原状软土的微观蠕变特性进行分析研究。南沙软土的微观结构形态表现为疏松多孔的骨架状结构和粘粒团聚的紊流状结构,土体颗粒接触形式以边-边、边-面接触为主。在蠕变过程中,土体颗粒和孔隙大小的变化都遵循大孔隙优先改变原则,土体颗粒逐渐挤密压实,孔隙的轮廓逐渐趋向近椭圆。(3)以宏观试验定性、微观试验定量分析为原则,综合宏观蠕变试验和微观蠕变试验的结果,从宏观和微观层面分析南沙软土的蠕变变形机理。宏观上,南沙软土在蠕变全过程中表现出加速蠕变阶段、衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段。微观上,软土土粒从松散、不规则的状态,转换到排列紧密的状态,再保持相对稳定的状态,对应着宏观特性上变形量先增加后稳定在某一定值的趋势;影响蠕变机理的因素较多,选择适当的宏观尺度和微观尺度对蠕变机理的分析有着重要意义。(4)通过推导南沙软土的非线性蠕变本构方程并进行建模,选取五元件广义Kelvin模型作为线性粘弹性部分的本构模型,选取一个圣维南塑性固体、一个胡克弹性固体、一个Maxwell模型并联的蠕变模型作为线性粘塑性部分的本构模型;选取幂函数的经验模型作为非线性粘塑性部分的本构模型。运用Origin 2017计算模型各参数值,并与剪切蠕变试验中蠕变曲线的结果对比,得到较好的拟合效果。

关键词：南沙软土宏观试验微观试验蠕变本构模型

南沙软土SMW桩支护深基坑变形特性与设计参数研究

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南沙软土SMW桩支护深基坑变形特性与设计参数研究

作者：葛孟源中南大学

学位级别：硕士

我国沿海地区深厚软土分布广泛,城市建设活跃,深大基坑建设多,基坑设计要求不断提高。SMW工法桩因其安全稳定、绿色低成本等优点而被广泛应用并取得良好效果。但SMW工法桩支护结构的稳定性受到软土物理力学性质、水泥土工程特性和工法... 详细信息

我国沿海地区深厚软土分布广泛,城市建设活跃,深大基坑建设多,基坑设计要求不断提高。SMW工法桩因其安全稳定、绿色低成本等优点而被广泛应用并取得良好效果。但SMW工法桩支护结构的稳定性受到软土物理力学性质、水泥土工程特性和工法桩变形特性的影响,因此开展上述研究能能为SMW工法桩的设计提供理论参考。本文依托广州南沙庆盛综合枢纽项目,采用室内、原位试验、数值模拟、现场监测和理论分析等方法,对软土地区SMW工法桩支护结构的变形特性及设计参数进行研究。主要研究工作如下:(1)通过室内土工试验,得到了南沙软土液塑限、有机质、颗粒组成等基本物理性质;通过原位力学测试,得到了软土强度、变形和状态参数的范围及变化规律,建立了参数与深度、参数之间的线性关系。(2)通过水泥土配合比试验及水泥土与型钢握裹强度试验,分析了水泥土无侧限抗压强度、抗折强度、抗剪强度、变形参数、渗透参数及握裹强度的变化范围和规律,表明:95%水泥+5%石灰所得水泥土性能更优,水泥土强度及握裹强度与掺量和龄期呈正比,与水灰比呈反比,不同参数间有明显线性关系。(3)利用PLAXIS 3D对南沙深厚软土SMW工法桩支护深基坑开展变形三维数值分析,揭示了该支护结构受力变形的时空发展规律:支护结构在开挖初期变形较快,后期变形逐渐稳定,在基坑阴角处的变形相对较小,而在中部的变形值相对较大。(4)综合深基坑变形的实测与模拟结果,建立了水平抗力系数比例系数m值的BP神经网络预测模型,得到适用于南沙不同软土层的m值,并结合实际工程验证其适用性。

关键词：南沙软土原位试验水泥土 SMW工法桩 BP神经网络土层m值

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广州南沙软土地基基础事故浅析

工业建筑 2016年第4期46卷 163-168页

作者：韩建强张晓伦黄俊光袁作春广州市设计院广州510620

在阐述广州南沙地区水文地质及地基工程的基础上,对广州南沙区近期开发中发生在软土地基上的几起典型工程事故进行介绍,结合地质条件与软土的工程特性,分析讨论上述事故以及产生的原因,并提出有关设计建议和防治措施。

关键词：南沙软土预应力管桩倾斜承台外露建筑物不均匀沉降基坑塌陷路面开裂

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南沙软土的水泥配比试验研究与应用

低温建筑技术 2013年第7期35卷 22-23页

作者：张巧慧王在诚陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000 广东省冶金建筑设计研究院广州510080

水泥土搅拌桩在处理南沙软土中广泛使用,为了对南沙地区广泛使用的水泥土搅拌桩进行使用性分析,特进行南沙软土的水泥配比试验研究,并把按相应的配合比设计的水泥土搅拌桩用在南沙软土的工程处理中,通过取样试验分析,得出水泥土搅拌桩... 详细信息

水泥土搅拌桩在处理南沙软土中广泛使用,为了对南沙地区广泛使用的水泥土搅拌桩进行使用性分析,特进行南沙软土的水泥配比试验研究,并把按相应的配合比设计的水泥土搅拌桩用在南沙软土的工程处理中,通过取样试验分析,得出水泥土搅拌桩对南沙软土的工程处理效果显著。

关键词：南沙软土水泥配比试验水泥土搅拌桩工程应用

广州南沙某深厚软土区综合管廊基坑变形破坏分析

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岩石力学与工程学报 2023年第S01期42卷 3629-3642页

作者：宋许根中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

粤港澳大湾区为中国经济活力最强的区域之一,在国家发展大局中具有重要战略地位。由于该区域广泛分布海积相和海陆交互相深厚软土,给工程建设带来了诸多困难,甚至造成巨大经济损失和人员伤亡。通过对广州南沙某基坑进行理论计算和数值模... 详细信息

粤港澳大湾区为中国经济活力最强的区域之一,在国家发展大局中具有重要战略地位。由于该区域广泛分布海积相和海陆交互相深厚软土,给工程建设带来了诸多困难,甚至造成巨大经济损失和人员伤亡。通过对广州南沙某基坑进行理论计算和数值模拟,结合对监测资料的详细分析,探讨广州南沙某深厚软土区综合管廊基坑破坏发生的成因和变形特征,所得结论如下:本基坑失稳破坏模式属于踢脚破坏和倾倒破坏的组合破坏模式,以踢脚破坏为主,基坑破坏位置桩顶水平位移整体向右,产生这种现象的原因是由于大型运输车辆在基坑左侧行驶,引起基坑单侧超载;受横撑的约束作用,基坑桩顶水平位移和竖向位移在基坑破坏前位移仍然比较小,不能有效的反映基坑的变形和安全情况,因此要重视基坑深层水平位移监测;深层水平位移最大位置主要集中在基坑深度6~11 m,基本处于基坑底部以下;深层水平位移的变形范围达到18 m左右深度,表明基坑开挖引起的支护桩变形影响范围达到坑底以下12m,变形影响深度和基坑深度的比值为3;基坑进行回填之后基坑位移明显收敛,表明回填可以有效抑制基坑变形的扩展,避免连续性破坏。

关键词：土力学南沙软土综合管廊软土基坑破坏机制

南沙海相软土工程特性原位测试对比与统计规律分析

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岩土工程学报 2021年第S2期43卷 267-275页

作者：刘维正葛孟源李天雄中南大学土木工程院中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室

以广州市南沙区某工程项目为依托,对大量室内土工试验及原位试验所得的软土物理力学参数的进行对比及统计,分析了南沙地区软土基本物理特性、强度参数、变形参数和状态参数随深度的变化规律。结果表明:南沙地区软土主要为淤泥和淤泥质土... 详细信息

以广州市南沙区某工程项目为依托,对大量室内土工试验及原位试验所得的软土物理力学参数的进行对比及统计,分析了南沙地区软土基本物理特性、强度参数、变形参数和状态参数随深度的变化规律。结果表明:南沙地区软土主要为淤泥和淤泥质土,含水率和液限较高。软土整体强度不足,压缩性较高,贯入阻力、不排水抗剪强度、地基承载力等强度参数及压缩模量、变形模量、不排水杨氏模量及水平基床系数与土性均表现出较强的相关性,在淤泥层中增加较慢,频数分布集中,而在淤泥质土中增加较快,频数分布均匀。软土静止土压力系数K;受土层的影响较弱,铁路规范的计算值比Marchetti法更加符合工程实际,土体均为中灵敏度状态,淤泥层底部软土为欠固结状态,其余软土均处于超固结状态。研究成果能够丰富南沙地区软土原位工程特性研究,并为该地区的软土工程建设提供相应的参考。

关键词：南沙软土原位测试力学特性变化规律对比统计

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石灰与水泥固化南沙锌污染软土试验研究

广东工业大学学报 2017年第5期34卷 80-85页

作者：梁仕华罗祺王蒙刘勇健尹应梅江志源广东工业大学土木与交通工程学院广东广州510006 交通运输部南海第一救助飞行队广东珠海519000

利用石灰与水泥混合固化剂对广州南沙锌污染淤泥进行固化/稳定处理.通过无侧限抗压强度试验和淋滤试验分别对固化土体的力学性能和锌离子浸出率进行研究,得出无侧限抗压强度随固化剂中石灰掺量和龄期的变化关系及石灰掺量与锌离子浸出... 详细信息

利用石灰与水泥混合固化剂对广州南沙锌污染淤泥进行固化/稳定处理.通过无侧限抗压强度试验和淋滤试验分别对固化土体的力学性能和锌离子浸出率进行研究,得出无侧限抗压强度随固化剂中石灰掺量和龄期的变化关系及石灰掺量与锌离子浸出量之间的变化关系;通过扫描电镜研究了不同配比下固化土样微观结构特征.研究表明:随着石灰掺量的增加,固化土体强度随龄期和石灰掺量均有较大提高,同时锌离子浸出质量浓度有大幅度降低;其中15%水泥+10%石灰修复3 000 mg/kg以下锌污染土锌离子浸出率为零.综合来说,H2(15%水泥+10%石灰)固化修复效果较好,这与固化土体的微观结构中的水化产物有关.

关键词：南沙软土锌离子无侧限抗压强度淋滤试验扫描电镜

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南沙地区软土的固结试验研究

低温建筑技术 2013年第4期35卷 113-114页

作者：张巧慧吴志勇王在诚陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000 四川省交通运输厅交通勘察设计研究院成都610000 广东省冶金建筑设计研究院广州510080

主要针对南沙软土在荷载作用下表现出的变形与时间的关系进行试验研究,通过测定不同压力下的变形量,进一步推求出各级压力下的孔隙比、压缩系数等参数,通过对这些参数的分析,探寻南沙软土的固结规律,以期对南沙软土地基的加固处理提供... 详细信息

主要针对南沙软土在荷载作用下表现出的变形与时间的关系进行试验研究,通过测定不同压力下的变形量,进一步推求出各级压力下的孔隙比、压缩系数等参数,通过对这些参数的分析,探寻南沙软土的固结规律,以期对南沙软土地基的加固处理提供理论依据和实用参考,以便更好的指导工程实践。

关键词：南沙软土固结试验土的压缩性固结规律