卸荷-拉伸速率对饱和软黏土力学特性的影响研究

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吸附力广泛存在于海洋基础当中,是海洋岩土工程的重要内容。当饱和黏土地基中的基础承受海浪、风力等向上的荷载时,地基土处于卸荷状态而产生负孔隙水应力,成为吸附力的主要组成部分。当基础以抗拔阻力的形式为上部结构提供稳定工作条件时,负值孔隙水应力是抵抗外部荷载的有利因素,如吸力锚、吸力桩等结构物;而对于桩靴移位、拔桩和打捞沉船等工程,负的孔隙水压力又成为需要克服的不利因素。因此,对于饱和黏土地基中负值孔隙水压力在卸荷条件下的研究是非常重要的课题。针对这一课题,本文进行了理论和试验研究,主要研究内容、研究成果和创新点如下:  (1)通过对等向固结土样作不同速率下的三轴卸荷试验,研究了卸荷速率对于孔隙水应力的发展规律和强度发展规律的影响的影响。结合修正剑桥模型揭示了卸荷作用下超静负孔压产生的机理,合理地解释了在卸荷过程中超静孔压由负转正的过程。随着变形速率增加负孔压极值先缓慢增加,后增速加快。  (2)通过对等向固结土样作不同速率下的三轴卸荷试验,得到了不同变形速率下土体强度变化。提出具备排水通道的条件下的土体强度主要受排水固结效应和黏滞效应两方面的影响。前期土体强度随着速率增加而减小的原因是,随着速率增加土体排水固结不够充分,强度随之减小。后期,随着速率增加强度增加是由于,土体固结效应作用减弱,黏滞效应开始主导强度变化。并且存在转折速率使得土体强度达到最小值。  (3)对偏应力固结条件下土样做不同速率下的三轴卸荷试验。研究了偏应力固结条件下速率对于孔压发展和强度变化规律的影响。归一化后得到了与等向固结相一致的规律。同时对同一速率不同固结压力的三轴卸荷试验进行分析,得出固结压力对于孔压发展和拉伸状态下土体强度的影响。随着固结压力增加,负孔压极值呈线性增加。  (5)以箱型基础模型为研究对象,进行了不同速率的箱型基础上拔实验。研究了卸荷速率对渤海湾软土孔隙水应力及上拔阻力的影响作用。对卸荷速率影响的上拔承载力进行归一化分析,提出承载力系数Nc与卸荷速率之间的经验关系,并基于试验结果界定了速率影响作用下的完全不排水、部分排水以及完全排水界限。
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