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超载预压后软土蠕变特性及本构模型研究

超载预压后软土蠕变特性及本构模型研究

作者：陈谦湖南科技大学

学位级别：硕士

近几十年来,中国的经济建设进入高速发展的时代,许多大型工程拔地而起,对土地使用程度也在不断增加,因此土地资源在国内变得越来越短缺,为了缓和国内土地资源不足的情况,国内许多著名的大型建筑如深圳世界大学生运动会体育中心、上海中... 详细信息

近几十年来,中国的经济建设进入高速发展的时代,许多大型工程拔地而起,对土地使用程度也在不断增加,因此土地资源在国内变得越来越短缺,为了缓和国内土地资源不足的情况,国内许多著名的大型建筑如深圳世界大学生运动会体育中心、上海中心大厦等修建在软土地基上。我国境内大部分软土主要分布在沿海一带和湖泊地区,其共性特征为压缩性高、天然含水率高、黏粒含量高、透水性差、强度不足,还有部分地区的软土厚度较深,可以深达几十米。若在这种软弱地基上施工,往往无法满足工程对地基稳定性、沉降变形及承载力的要求,且随着上部建(构)筑物荷载的增加,会产生较大的沉降,有时还会出现不均匀沉降。所以,在这种软弱的地基土上建设项目,通常都要先对其进行加固,深层水泥搅拌法、超载预压法、振冲碎石桩法、堆载预压法和强夯法等是通常选用的地基处理方法,而超载预压法作为一种有效的软土地基处理方法,经常被广泛应用于对工后沉降和不均匀沉降要求严格的软基工程。因为理论研究落后于工程实践,为此,本文以安乡软土为研究对象,开展了室内超载预压下的一维固结蠕变试验和三轴蠕变试验,目的是为了研究超载预压后软土的蠕变特性,建立超载预压后的软土蠕变模型。主要研究内容及成果如下:(1)以安乡县结构性软土为研究对象,开展一系列的室内土工试验,分析软土物理各项力学指标之间的关系;进行了一维固结蠕变试验,探究其蠕变特性,分析次固结系数在不同固结压力下的变化规律,同时研究次固结系数与压缩指数的关系。(2)开展超载预压后一维固结蠕变试验,基于一维固结蠕变研究的结果,研究软土在不同超载比下的超载阶段以及再加荷阶段的次固结变形特性,判定超载卸荷比-最大回弹量之间以及超载卸荷比-回弹时间、再加荷比-次固结系数之间的关系。(3)通过三轴试验设计了不同超载增量下的蠕变排水试验,研究不同超载增量作用下软土的轴向应变和体应变的变化差异以及应力-应变之间的关系。(4)基于软土蠕变试验结果,分析超载预压后软土次固结变形机理,推导建立了六元件蠕变模型,用来描述超载预压后软土的蠕变特征,对试验数据和蠕变模型计算结果进行了对比,验证本文模型的适用性,并反演出蠕变模型参数,并且对模型参数的变化规律进行了分析。

关键词：软土超载预压蠕变次固结系数本构模型

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超载预压法的卸载控制理论研究

岩土力学 2007年第6期28卷 1250-1254页

作者：张光永王靖涛卫军徐辉华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

超载预压法是处理软土地基的一种有效的方法,其处理效果可以从工后沉降(后续变形)得到反映,而工后沉降与超载预压的超载比及卸载时地基达到的平均固结度有关。对于超载卸除前地基应达到的平均固结度(即卸载控制问题),目前还缺乏简单有... 详细信息

超载预压法是处理软土地基的一种有效的方法,其处理效果可以从工后沉降(后续变形)得到反映,而工后沉降与超载预压的超载比及卸载时地基达到的平均固结度有关。对于超载卸除前地基应达到的平均固结度(即卸载控制问题),目前还缺乏简单有效的计算模型。从超载预压的原理出发,基于e?lg p曲线,提出了考虑土体骨架非线性弹塑性应力-应变关系的二元件固结模型,给出了该模型的固结微分方程,并用差分法进行了求解,与传统卸载控制理论相比显示出了较理想的结果。同时,基于该模型讨论了渗透系数和土骨架的弹塑性应变的比例对卸载控制的影响。

关键词：超载预压非线性弹塑性固结模型卸载控制

超载预压地基卸载后吸水固结及回弹变形的研究

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岩石力学与工程学报 2005年第5期24卷 883-888页

作者：郝玉龙古力广州市建设委员会广东广州510032 广州市盾建地下工程有限公司广东广州510030

基于软土的一系列基本假设,推导了饱和土地基卸载后吸水固结的基本方程,并给出了单级等速卸载条件下方程的解析解;分析了超载卸除后地基的回弹变形机理,并据此提出吸水回弹变形计算方法。最后结合工程实例,分析了超载预压地基卸载后吸... 详细信息

基于软土的一系列基本假设,推导了饱和土地基卸载后吸水固结的基本方程,并给出了单级等速卸载条件下方程的解析解;分析了超载卸除后地基的回弹变形机理,并据此提出吸水回弹变形计算方法。最后结合工程实例,分析了超载预压地基卸载后吸水固结区负超静孔压的产生及消散过程,以及回弹变形的发展规律,解释了超载卸除后地基回弹变形小、稳定快的现象,对指导软土地基超载预压设计施工具有一定的现实意义。

关键词：地基基础超载预压卸载吸水固结回弹变形

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超载预压技术加固高速公路软基的试验研究

岩石力学与工程学报 2007年第A01期26卷 3277-3282页

作者：鲁绪文娄炎何宁关秉洪南京水利科学研究院江苏南京210029

为了解超载预压技术对深厚软土的加固效果,结合杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路试验段工程,对超载预压技术处理的试验断面进行长达2 a多的现场试验测试。实测结果表明,处理后的路基工后沉降小于15 cm,满足设计要求小于30 cm的标准;深层... 详细信息

为了解超载预压技术对深厚软土的加固效果,结合杭州湾跨海大桥南岸接线高速公路试验段工程,对超载预压技术处理的试验断面进行长达2 a多的现场试验测试。实测结果表明,处理后的路基工后沉降小于15 cm,满足设计要求小于30 cm的标准;深层压缩主要是在排水板范围内的土体中完成的;侧向位移主要发生在16 m以上部位,且7 m以上土体是向加固区内移动的,7 m以下则向加固区外移动;加固后期,加固区表面的断面沉降呈明显的锅底形;孔隙水压力变化在较浅的土层受影响明显,反应灵敏,而深层则反应较慢,孔隙水压力变化不剧烈;原位十字板测试以及室内土性试验结果表明,加固后的土性物理指标有明显的改善,土的工程力学性质有显著增强,说明超载预压排水固结法加固软土地基达到预期的目的,在类似路段中应用是可行的。

关键词：基础工程超载预压软基加固试验研究处理效果

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塑料排水板超载预压处理高速公路软基的试验

同济大学学报（自然科学版） 2006年第3期34卷 340-344页

作者：郭庆海周顺华王炳龙王祥同济大学道路与交通工程教育部重点实验室

通过采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基4年多的现场试验,对路堤填筑及预压过程中的地表沉降、横向差异沉降、深层沉降、孔隙水压力及深层水平位移进行了分析.采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基,具有较好的效果,不... 详细信息

通过采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基4年多的现场试验,对路堤填筑及预压过程中的地表沉降、横向差异沉降、深层沉降、孔隙水压力及深层水平位移进行了分析.采用塑料排水板超载预压处理高速公路软土地基,具有较好的效果,不仅使沉降大部分在填筑期和超载预压期间发生,且使卸载后再施工路面结构层时沉降速率仍然呈收敛的状态.在软土地基上修建路堤时,建议开展动态设计.后期横向差异沉降基本不会对通车产生不利的影响.超载卸载再加荷后,深层水平位移基本不增加.

关键词：高速公路超载预压塑料排水板软土地基

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考虑次压缩时分级超载预压时间的确定方法

浙江大学学报（工学版） 2010年第5期44卷 962-968页

作者：胡亚元浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310027

采用能够同时考虑主固结和次固结沉降的一维弹黏塑性等效时间线模型,近似采用地基处理规范中推荐的固结度计算公式,建立等速分级加载时预压持续时间与固结度和超载量之间的相互关系式,确定当超载量一定时超载预压的卸载时间.理论分析表... 详细信息

采用能够同时考虑主固结和次固结沉降的一维弹黏塑性等效时间线模型,近似采用地基处理规范中推荐的固结度计算公式,建立等速分级加载时预压持续时间与固结度和超载量之间的相互关系式,确定当超载量一定时超载预压的卸载时间.理论分析表明,堆载预压的持续时间不但与固结度、超载比和加载计划有关,而且与初始有效应力和黏塑性指数也有关.算例表明,针对特定的加载方案,受软土地基强度增长规律的影响,超载预压存在最短持续时间.对次固结变形显著的软土地基,按纯主固结理论计算的持续时间过小,考虑次固结沉降后无法满足工后沉降的要求;而按有效应力面积比法计算持续时间时有时会出现固结度大于1.0的错误,应全面考虑主固结和次固结的沉降特性才能合理地确定超载预压的持续时间.

关键词：蠕变弹黏塑性模型分级加载超载预压持续时间

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公路软基超载预压机理研究

岩土工程学报 2006年第7期28卷 896-901页

作者：李国维杨涛殷宗泽河海大学岩土所江苏南京210098 上海理工大学城市建设与环境工程学院上海200093

通过不同超载比、不同作用时间的一维固结试验,研究软土在超载作用过程的变形机理。研究表明,超载作用时间过长会使地基的总变形量增加,相对于等载预压过程,超载的作用时间越长、超载比越大,超载卸除后的次压缩变形越小。以提早完成基... 详细信息

通过不同超载比、不同作用时间的一维固结试验,研究软土在超载作用过程的变形机理。研究表明,超载作用时间过长会使地基的总变形量增加,相对于等载预压过程,超载的作用时间越长、超载比越大,超载卸除后的次压缩变形越小。以提早完成基准期次压缩变形量为目标,过大的超载比是没必要的。工程算例表明,在较长的超载时间情况下,较小的超载比也可以满足工程需要。

关键词：软基路堤超载预压主固结次压缩超载数量超载时间

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超载预压软土的次压缩沉降估算方法

河海大学学报（自然科学版） 2009年第5期37卷 596-601页

作者：盛维高李国维刘汉龙杨华韩春桥河海大学土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 江苏省淮沭新河管理处江苏淮安223005

通过室内一维次固结试验,研究次压缩变形和预固结压力、再加荷压力之间的相关性.结果表明:软土在超载预压后,不论再加荷压力的大小,再压缩过程均存在主固结过程,进入次压缩变形的时间基本相同;次固结系数随着再加荷压力的增大而增大,随... 详细信息

通过室内一维次固结试验,研究次压缩变形和预固结压力、再加荷压力之间的相关性.结果表明:软土在超载预压后,不论再加荷压力的大小,再压缩过程均存在主固结过程,进入次压缩变形的时间基本相同;次固结系数随着再加荷压力的增大而增大,随着预固结压力的增大而减小,次压缩应变和超载比之间具有规则的对应关系,可以用双曲线简化模型模拟;建立的次压缩沉降计算公式既反应了软土本身性质的影响,也反应了预固结压力和再加荷压力的影响.工程算例数据和实际工后沉降观测数据表明,改进的次压缩沉降计算公式较之传统的次压缩沉降计算方法更为合理.

关键词：软土超载预压再加荷压力次固结系数次压缩沉降

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超载预压处理软土的次固结特征及沉降计算

水文地质工程地质 2021年第1期48卷 138-145页

作者：陈立国吴昊天陈晓斌贺建清中南大学土木建筑学院湖南长沙410075 湖南省水利水电勘测设计研究总院湖南长沙410007 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湖南湘潭411201

为了研究超载预压软土的次固结特征,分析超载预压处理软土地基的工后沉降,文章考虑应力历史对软土结构性的影响,模拟现场工况,对重塑洞庭湖软土试样进行超载预压后再压缩的一维固结蠕变试验。研究结果表明:经过超载预压的软土卸荷后再... 详细信息

为了研究超载预压软土的次固结特征,分析超载预压处理软土地基的工后沉降,文章考虑应力历史对软土结构性的影响,模拟现场工况,对重塑洞庭湖软土试样进行超载预压后再压缩的一维固结蠕变试验。研究结果表明:经过超载预压的软土卸荷后再进行加载,压缩变形过程中主固结时间明显缩短,约为未经超载预压处理软土主固结时间的1/3,打设排水竖井对软土主固结时间几乎没影响;预压荷载越大,次固结系数越小,超载预压有利于消除软土的次固结沉降;随着建(构)筑物荷载的增加,次固结系数增大;打设排水竖井,未经预压处理软土的次固结系数略有增加,经过超载预压处理软土的次固结系数略有减小,但影响效果不是很明显。考虑应力历史,引入超载增量比,发现次固结系数与超载增量比呈线性递减关系,建立了相应的计算模型,提出了次固结沉降计算公式。试验及分析结果对预压处理地基的设计和施工具有一定的指导意义。

关键词：超载预压软土次固结系数排水竖井超载增量比沉降