軟土一維非線性固結理論與試驗對比研究.pdf

1、非線性是軟土所固有的復雜特性之一。歷經(jīng)五十年的發(fā)展，非線性固結理論研究已經(jīng)取得了較為豐富的成果，但關于土體非線性滲透模型與壓縮模型的選定及其參數(shù)確定、以及應力歷史影響等問題仍然是困擾非線性固結理論應用和發(fā)展的難題。本文通過室內(nèi)試驗與理論分析，對正常固結以及超固結軟土的一維非線性固結理論進一步開展了較系統(tǒng)深入的研究。主要內(nèi)容和創(chuàng)新工作包括： (1)詳細介紹了GDS高級固結儀的系統(tǒng)組成、功能特性以及試驗原理和操作步驟，并利用該系統(tǒng)對

2、蕭山軟黏土進行了分級加載固結滲透試驗、壓縮.回彈.再壓縮的固結滲透試驗、超固結土的單級加載和平行試驗以及CRS固結試驗?；谠囼灲Y果，總結出適用于蕭山正常固結軟黏土的4種非線性滲透模型和3種非線性壓縮模型；進一步研究了超固結土的非線性滲透和壓縮特性，發(fā)現(xiàn)超固結土與正常固結土的區(qū)別不僅表現(xiàn)在壓縮性方面，也表現(xiàn)在滲透性方面；并獲得了蕭山軟黏土相應于常用非線性滲透和壓縮模型的參數(shù)取值范圍。 (2)通過CRS固結試驗與常規(guī)固結滲透試驗的

3、結果對比，驗證了采用CRS非線性固結理論測定固結模型參數(shù)的可靠性，表明了CRS固結試驗具有大大縮短固結試驗時間、連續(xù)加載測點精確、減少土樣擾動等優(yōu)點，有著良好的應用和推廣前景。 (3)基于總結出的雙曲線模型、lgP-Igo'模型等3種非線性壓縮模型和Davis假定，建立了相應的正常固結軟土一維非線性固結方程，并首次給出了瞬時加載和逐步加載條件下的解析解。同時將各解析解與現(xiàn)有Davis解、Terza曲i解等進行了綜合比較，并分析了

4、軟土的一維非線性固結性狀。 (4)引入1ge-lgo'分段壓縮和1ge-lgkv，分段滲透模型，以及e-lgo'分段壓縮和e-lgkv分段滲透模型，首次建立了能綜合考慮超固結土在滲透性與壓縮性兩方面分段差異性的超固結軟土一維非線性同結半解析解，并編制了相應的計算程序ODNCALOS-Ⅲ和ODNCALOS-IV。通過與本文及現(xiàn)有非線性固結解析解的對比，驗證了半解析解和程序的正確性。進而利用所編程序，對超固結軟土一維非線性固結性狀作

5、了較為深入的研究。研究表明：荷載大小、先期固結壓力、土體壓縮性和滲透性的變化等都對超同結土的非線性固結性狀有明顯的影響，其中超固結階段和正常固結階段的滲透指數(shù)比值Cke/Ck僅影響士體的同結速率，而不影響最終沉降；不考慮超同結土與正常固結土在滲透性方面的差異，將會高估超j占I結土的同結速率。 (5)利用本文建立的非線性同結半解析理論對蕭山軟黏士試樣的固結過程進行了全程模擬計算，并將計算結果與試驗實測值進行了對比分析；同時還將利用

6、本文解析解和半解析解模擬計算獲得的理論曲線與試驗實測曲線進行了綜合比較。結果表明：基于e-lgo'分段壓縮和e-lgkv分段滲透模型建立的半解析理論和程序ODNCALOS-Iv對蕭山軟黏士更適合；綜合考慮了土體的非線性壓縮和滲透特性的半解析解，比假定固結系數(shù)為常數(shù)的解析解，與試驗實測曲線更接近。本文所開展的基于GDS高級固結儀的固結滲透試驗和CRS固結等試驗及其相關研究，為軟土非線性參數(shù)的合理測定提供了較為可行的技術；給出的基于雙曲線等