软土工程特性和软土地基设计_沈珠江

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1、第20卷第1期岩土工程学报Vol.20No.11998年1月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringJan.,1998软土工程特性和软土地基设计Engineeringpropertiesofsoftsoilsanddesignofsoftground沈珠江(南京水利科学研究院土工所,210024)文摘在总结南京水利科学研究院在软土地基方面部分研究成果的基础上,重点介绍了有关天然软土结构性的最新研究成果和有效固结应力法的设计方法,并提出了建立软土结构性模型的新思路。关键词软土,工程特性,地基设计。中图法分类号TU4

2、71作者简介沈珠江,男,1933年生,1953年毕业于华东水利学院(现河海大学),1960年在前苏联获副博士学位,中国科学院院士。早年从事土体极限分析研究,近年从事土的本构模型及数值模拟研究。ShenZhujiang(DepartmentofGeotechnique,NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing,210024)AbstractThispaperisasummaryofsomeresearchworksonsoftsoilsconductedinNanjingHydraulicResearch.In

3、stituteduringrecent40years,thespecialemphasisisputontherecentdevelopmentinthestudyofstructureofnaturalsoftclaysandtheeffectiveconsolidationstressmethodinthestabilityanalysisofsoftground.Keywordssoftsoil,engineeringproperty,foundationdesign.以至于一般的岩土工程师对此很少了解,甚至不少著名1前言的土工专家也对此认识模

4、糊。下面举两个例子。黄文熙教授曾任南京水利科学研究院的前身———一是许多人认为,天然软土中存在超固结现象。南京水利实验处处长,在他的领导与亲自参与下,该院为解释这一现象,著名的挪威学者Bjerrum还发表了[4]土工所曾为我国土工事业的发展作出过开创性的贡一张广为流传的长期压缩变形图(图1)。按他的解释,这一超固结现象是由于土骨架的次固结造成的,即献。今天,该所仍是我国土工研究的一支主力军,尤其在软土地基方面,40多年来在薄壁取样技术、十字板在长期自重荷载σz0作用下土骨架不断被压缩,从而对及孔压圆锥仪等原位测试技术、室内试验技术、排水预每天一级的快

5、速加荷来说达到了超固结状态,再进行压加固技术、振冲加固技术及理论研究方面均取得了快速加荷时就会出现转折点,相应的压力σpc就相当于重大的成果。本文不准备对这些成果作全面介绍,因先期固结压力。按此想法,天然土的孔隙比e0应当小为它们中的大多数均已为国内同行所熟知。下面将着重讨论两个问题,即天然软土的结构性及有效固结应力法设计方法。前者的研究导致人们对土体变形特性认识的深化并形成一系列新的概念;后者是中国所特有的,并已在排水预压加固中得到广泛应用,但其表达方式还存在一些模糊不清之处。2天然软粘土工程特性2.1认识的误区40～50年代,人们对重塑粘土的特性

6、进行了比较透彻的研究,尤其是英国学者在这方面取得了突出的成[1,2]果,并最终导致剑桥模型的建立。几十年来,由重塑粘土研究中形成的一系列概念广为流传,以致在许多人图1沉降计算原理Fig.1Principalofsettlementcalculation(AfterBjerrum,1967)的心目中似乎这些就代表了粘土的全部。从60年代开始,少数学者研究了天然软土的特性,发现了许多新的到稿日期:1997-09-05.100[3]现象。但是这些研究成果始终没有被写入教科书中,第1期沈珠江.软土工程特性和软土地基设计101于同一压力下重塑土的孔隙比es0。

7、下面我们将会看有压缩曲线(ICL)实际上是各种土重塑后的压缩曲线到,大量统计资料表明,天然土的e0远远大于es0。的平均。由于各种土的成分不一样,图中纵坐标Iv0=二是重塑土的应力应变曲线所具有的归一化特性＊＊＊(e-e100)/Cc相当于某种归一化的孔隙比,e100是σz不能盲目用于天然软土。有的作者通过少量试验得到=100kPa时的孔隙比,C＊c是压缩指数。为了说明这天然软土的应力应变和孔隙压力曲线也可以归一化的一曲线同样适用于我国的软粘土,我们统计了一些国[5]结论,可能有三个原因:一是所用的天然土沉积历史内的资料,如图3。这两张图清楚地说明,

8、同一压力下较短,其结构强度不明显;二是试验所用的最低围压太天然土的孔隙比明显地高于重塑土,但两条压缩曲线高,