海相軟土力學(xué)響應(yīng)及加載速率效應(yīng)研究.pdf

1、海相軟土廣泛分布于我國東南沿海，是一種具有成因特性和區(qū)域性的結(jié)構(gòu)性軟土。隨著沿海城市的不斷擴(kuò)張，基礎(chǔ)建設(shè)工程涉及的海相軟土工程特性問題愈發(fā)受到學(xué)者的關(guān)注。其中海相軟土的加載速率效應(yīng)對工程實(shí)際具有十分重要的意義，但目前加載速率效應(yīng)的研究多集中于砂土，少量有關(guān)軟土加載速率效應(yīng)的研究也局限于某種特定的應(yīng)變速率或者人工制備的土樣，很少考慮不同應(yīng)變率對海相軟土力學(xué)特性的影響。
　　本文首先綜述了海相軟土在加載速率特性、真三軸試驗(yàn)研究以及微觀

2、變形分析等方面的研究現(xiàn)狀；再使用SPAX-2000改進(jìn)型靜動(dòng)真三軸儀對南沙區(qū)某場地海相軟土（含水量為85.72％、孔隙比為2.24）進(jìn)行不同圍壓（100kPa、150 kPa、200 kPa）、不同中主應(yīng)力（120 kPa、175 kPa、230 kPa）和不同應(yīng)變速率（10-6/s、0.8×10-5/s、10-4/s、0.5×10-3/s、10-2/s、10-1/s）作用下的固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)，研究其在剪切過程中的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律。同時(shí)，

3、取不同剪切階段的試樣分別進(jìn)行電鏡掃描和核磁共振試驗(yàn)，以探究試樣的微觀變形機(jī)理；最后基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立考慮應(yīng)變速率的孔壓經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>　　本文主要研究成果如下：
　　1.真三軸CU試驗(yàn)方面：
　?。?）相同中主應(yīng)力和圍壓作用下，試樣不排水抗剪強(qiáng)度值隨著應(yīng)變速率的提高而不斷增大。當(dāng)中主應(yīng)力分別為120kPa、175kPa、230kPa（固結(jié)應(yīng)力比為1.2）時(shí)，應(yīng)變速率每提高一個(gè)數(shù)量級時(shí)對應(yīng)的不排水抗剪強(qiáng)度相應(yīng)增長16.032%

4、、12.831%、7.823%，說明低中主應(yīng)力作用下應(yīng)變速率的提高對強(qiáng)度值的影響更明顯。
　?。?）試樣孔壓發(fā)展受應(yīng)變速率的影響明顯，當(dāng)中主應(yīng)力為175kPa、圍壓為150kPa時(shí)，存在一個(gè)應(yīng)變速率閾值0.8×10-5/s，當(dāng)應(yīng)變速率低于此閾值時(shí)，隨著應(yīng)變速率提高，各土樣剪切階段所達(dá)到的最大孔壓逐漸增大，反之逐漸減小。
　　2.剪切階段微觀分析方面：
　?。?）當(dāng)圍壓為150kPa、中主應(yīng)力為175kPa、剪切應(yīng)變速率

5、為10-4/s時(shí)，試樣在剪切階段存在一個(gè)軸向應(yīng)變閾值4%，當(dāng)軸向應(yīng)變小于此閾值時(shí)，隨著軸向應(yīng)變的增大，試樣的整體孔徑逐漸減小，反之逐漸增大。且各剪切階段的孔徑都集中分布在1～20μm之間，占總孔隙比例均超過92%。
　?。?）圍壓為150kPa、中主應(yīng)力為175kPa時(shí)，海相軟土試樣在不同應(yīng)變速率（10-6/s、0.8×10-5/s、10-4/s、0.5×10-3/s和10-1/s）下剪切至破壞，剪切速率越慢，試樣整體孔徑越小，孔

6、隙分布越集中，以中孔隙（1μm≤r≤20μm）為主，其占總孔隙的比例均超過92%，最大達(dá)到94.607%。且各試樣小孔隙（r<1μm）所占總孔隙的比例隨應(yīng)變速率的加快而不斷降低，中孔隙（1μm≤r≤20μm）和大孔隙（20μm　　3.理論分析方面