沖擊荷載作用下淤泥土力學響應特性研究.pdf

1、靜動力排水固結法越來越多地運用于加固超軟黏土地基等不良地基當中，其中淤泥土在沖擊荷載作用下的力學響應特性受到業(yè)界的特別關注。本論文選題來源于國家自然科學基金項目《超軟土地基靜動力排水固結快速加固機理及設計理論研究》（項目批準號:51178122）。通過本文的研究可以對淤泥類地基的靜動力排水固結法的加固機理有更深入的了解和認識，為該法的施工以及優(yōu)化設計提供指導與依據(jù)。
　　本文首先綜述了沖擊荷載作用下淤泥土力學響應特性、本構模型以及

2、模型試驗研究等現(xiàn)狀;再進行試驗研究分析，即利用自行研發(fā)的多向高能高速電磁力沖擊智能控制試驗系統(tǒng)，在模型箱設置多組不同排水體系間距（有無、疏密），對淤泥土進行靜動力排水固結模型試驗（1∶30相似比），研究沖擊荷載作用下淤泥類地基孔壓、土壓增長和消散規(guī)律以及沖擊能傳遞規(guī)律，從而通過模擬現(xiàn)場工程了解沖擊荷載作用下淤泥土的力學響應;同時使用SPAX-2000（改進型）靜動真三軸測試系統(tǒng)對靜動力排水固結法進行模擬，通過淤泥土的三軸沖擊試驗，研究不

3、同沖擊頻率(1Hz、8Hz、16Hz)、不同圍壓(200kPa、250kPa、300kPa)與不同中主應力(250kPa、300kPa、350kPa)作用下的淤泥土力學響應，旨在不同中主應力、圍壓以及不同頻率條件下，進一步探討沖擊荷載作用下淤泥土的力學響應特性;最后基于修正劍橋模型和有限特征比模型，將其分析結果與試驗結果進行對比分析，主要成果如下:
　　一、模型試驗研究得到插板較密區(qū)比插板較疏區(qū)孔壓更易消散，工中沉降更大:當插板間

4、距加密33％，工中沉降增加25％。這表明排水體設置是必要的，且應保持合理密度;插板越密，軟土各深度H處能量增量占比k與H的曲線斜率由負值朝正值方向發(fā)展趨勢越好;而且隨著夯擊遍數(shù)增加，能量在軟基深層分布的比例越大，且深層最終能量增量占處理厚度總能量的比例最大。
　　二、對于三軸試驗:
　　1、在相同沖擊頻率、中主應力和圍壓作用下，隨著沖擊荷載(30kPa、60kPa、90kPa)的增大，某種體能量增量（附加體應力增量×相應體應

5、變增量）隨之減小;當沖擊荷載增大50％(由60kPa增大至90kPa)，對應的某種體能量增量最大可減小38％。這說明高沖擊能作用下土體能量更容易趨于飽和，這為防止橡皮土的產生提供了理論上的解釋。這也再次表明了靜動力排水固結法的加固原則“少擊多遍，逐級加能”的重要性。
　　2、在相同沖擊荷載大小、中主應力和圍壓作用下，隨著沖擊頻率(1Hz、8Hz、16Hz)的增大，軸向應變量和某種體能量增量隨之減小，沖擊頻率為8Hz對應的軸向應變量

6、和某種體能量增量分別比1Hz的最大可減小75％和45％，16Hz對應的軸向應變量和某種體能量增量比8Hz的最大可減小69％和62％。上述表明低頻沖擊比高頻更有利于能量的傳遞和吸收，這對于實際工程中采用低頻沖擊荷載進行地基處理提供了重要的參考價值。
　　3、在相同沖擊荷載大小以及沖擊頻率為1Hz作用下，中主應力的存在對淤泥土的應變會產生一定的影響:隨著中主應力的增大(250kPa、300kPa、350kPa)，累積軸向應變和累積體應