結構性吹填軟土流變特性及其本構模型研究.pdf

1、天津濱海新區(qū)正在進行著我國最大規(guī)模的吹填造陸工程，也是世界上矚目的工程。其物質成分主要以細粒土為主，粘土礦物所占比例高達50％以上，并以伊利石、伊蒙混層為主，這是在我國東部沿海地區(qū)吹填造陸中比較特殊的吹填物源。目前對吹填場地的地基處理無不采用真空預壓技術，這種地基處理方法短期內(nèi)就會使土體具有一定的結構強度，但其整體工程性質還很差，流變變形不可低估。由于結構性和流變特性的存在，使得吹填場地工后沉降計算及控制顯得更為復雜?，F(xiàn)有的各種本構模型

2、實際上都是針對飽和擾動土和砂土而發(fā)展起來的，考慮結構性的影響較少，其結果必然是計算值與實際情況有一定的差距。如何深入而有效的揭示這一內(nèi)在規(guī)律，是土力學當前及今后長時間內(nèi)一個復雜而又不能回避的核心問題。目前對吹填場地地基處理已積累了很多工程實踐經(jīng)驗，但對于吹填軟土工程特性尤其是結構特性、流變特性及其模型與機理的研究顯得明顯落后于工程實踐。
　　 本文針對上述問題，緊緊圍繞土結構性這一顯著特征，在前人研究的基礎上，對新近吹填軟土結構

3、性形成機制、變形時效性及其與結構性的關系進行了試驗研究和理論分析，并以此為指導，建立了考慮結構性的吹填軟土流變本構模型。并從微觀上對吹填軟土流變機理進行了探討，以期在軟土地基沉降計算及控制理論方面有所突破。具體研究成果如下：
　　 1、對典型吹填場地經(jīng)過真空預壓處理的吹填軟土基本性質進行了系統(tǒng)的研究，天津濱海新區(qū)吹填軟土主要以細粒土為主，粘粒含量高，經(jīng)過真空預壓處理后具有較強的結構性。由于結構性的存在，對其壓縮特性、強度特性、應

4、力應變關系、屈服特性的影響明顯，吹填場地工程實踐中要充分認識到土結構性存在的作用，合理而有效地利用土結構性。
　　 2、通過設計試驗槽模擬天津濱海新區(qū)吹填土現(xiàn)場沉積情況，對吹填軟土在K0固結條件下以及經(jīng)過K0固結后的土體進行在等向固結條件下、蠕變條件下結構屈服應力的形成進行了系統(tǒng)的研究，提出吹填軟土結構性形成機制理論。
　　 3、通過室內(nèi)三軸流變試驗，對天津濱海新區(qū)典型的兩種狀態(tài)吹填軟土(原狀土與重塑土)流變特性進行了系

5、統(tǒng)的對比研究，結果表明結構性的存在，其流變特性具有明顯的特殊性。
　　 4、建立了考慮結構性的兩種流變模型，即考慮結構性的全經(jīng)驗流變模型以及半理論半經(jīng)驗流變模型。
　　 5、采用本文所建立的流變本構模型，利用Abaqus大型技術軟件，對臨港工業(yè)區(qū)-吹填場地工程實踐進行了有限元分析。結果證明考慮結構性影響的模型計算值最為合理，即對于有結構性的軟土，建立考慮結構性的流變模型才能更好地反映流變現(xiàn)象、預測變形發(fā)展趨勢。