软土蠕变特性研究及在工程中的应用.pdf

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1、圃■唧●■h●帅软土蠕变特性研究及在工程中的应用张全锋核工业天津工程勘察院摘要：通过试验研究了软土的应力一应变一时间关系，建立非线性模型分析了软土的．蠕变工程特性，结合上海地区软土特性，认真研究软土的蠕变规律对软土地基工程十分重要。关键词：软土；蠕变特性；工程应用1前言软土一般指由黏性土组成的天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1．0，压缩系数av>0．5MPa一，且具有灵敏结构性的土层。工程上把淤泥和淤泥质土统称为软土。上海地区广泛分布着滨海相淤泥质土。该淤泥质黏土层多为灰色，有机质含量较高，厚度一般在

2、5m～10m，含水量埘=36．O％。59．6％，液限WL=29．6％～50．2％，孔隙比e=1．00～1．67，塑性指数／，=lo．3—25．1，压缩系数ao．I"4J．2=0．500～1．650MPa～，灵敏度一般在4～7．2，最大值超过10．0。为典型的高含水量和孔隙比、高液塑限、高压缩性、低强度、低透水性、高灵敏度的软土地层。软土的固结一般分为主固结及次固结。主固结是由孔隙水的渗透所引起，次固结是由土的骨架蠕变所引起。软土不同于一般黏性土的特性即当加载结束后，土体的变形仍有可能长期发展，并最终导致

3、结构物的破坏。本文主要合上海地区软土特性，研究恒定应力作用下软土变形随时问增大的现象，即土的次固结一土的蠕变，对工程建设的影响。2软土的蠕变特性2．1试验方法本文主要针对上海地区普遍分布的淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土(第③层、第④层)进行取样分析，此二层为主要工程病害层。取样地点为嘉定区嘉定新城“紫气东来”景观工程5#堆土场地，试验仪器采用应变控制式三轴仪，设计加荷等级分别为100、200、400、600、800、1000、1200。土层主要物理力学性质如表1所示。表1土层主要物理力学性质深颜含水量密度孔

4、隙比液限塑性指饱和度度色w／％咖In3eWL，％数IJ％Sr，％／n1灰439．71．7l1．1l30．411．296．24色灰745．21．741．2534．622．6497．99色灰1050．81．761．3650．425．99100色2．2蠕变t时间效应通过试验得到典型的软土蠕变曲线。从图1可以看出，应力水平较低时蠕变过程以减速方式进行；应力水平较高时，蠕图1不同应力水平下土体蠕变曲线软土变形量=受荷后的瞬时变形+受荷后的长期变形之和，即：8=8口+s堪)蠕变过程中：减速蠕变过程如图2(a)hB段

5、所示，变形量d力随时间增长减速发展，最终趋于某有限值，即占∞=常数，该常数与荷载大小，软土性质等相关。从图中不难看出，递减速度随时间增长变缓，最终趋于零，即d8／cfr叼，该蠕变过程于一般黏(a)减速蠕变(b)加速蠕变图2蠕变变形与时间的关系加速蠕变过程包括三个阶段，如图2㈣所示：I阶段为不稳定衰减阶段(AB段)；11为稳定衰减阶段(Bc段)，即占=常数；Ⅲ为加速衰减阶段(CD段)，此即为给工程造成重大影响的、不同于一般黏性土的软土蠕变特性。通过试验得出，软土受荷越大，第Ⅲ阶段的变形￡越大。在较大荷载作

6、用下，第Ⅲ阶段蠕变曲线呈S形。分析认为，软土在受荷压力增大过程中，第Ⅲ阶段蠕变过程中孔隙水压力消散，原来由孔隙水承受的一部分荷载转由骨架承受，软土骨架的刚度增加，出现软土颗粒间发生大量滑移，从而造成了软土在后期变形异于一般黏性土的表现。2．3蠕变前载效应通过大量试验表明，在加荷后短时间内，即使在较低的应力水平下，土体的变形也存在不可恢复的塑性变形，而且呈非线性，这一特征与一般的黏性土有所不同；另外，软土变形量随荷载增大而增大，在不同荷载下，变形呈线性增长，曲线的斜率也呈增大状态；第三，随着上部荷载的增大

7、，软土蠕变过程阶段的变形量增大。图3蠕变变形与应力的关系3蠕变特性对工程的影响3．1软土蠕变特性实质软土蠕变相较于其它黏性土变形，其在长期外荷载作用(下转第221页)2016．08219混凝土结构分为不同层，下层浇筑完成后，在其为凝结时浇筑上一层，逐渐进行浇筑作业，直至完成浇筑作业。这种方法适用于面积不大的大体积混凝土施工，能有效遏制裂缝问题。(2)分段分层法。将混凝土结构分为不同段落，再对每段进行分层浇筑，适用于面积较大的大体积混凝土施工。每段浇筑高度设计以混凝土结构要求、钢筋疏密度为依据。(3)斜面

8、分层法。是一种采用自然流淌方式进行浇筑的作业法，能有效简化泌水处理，这种浇筑方法主要针对的是混凝土斜面的浇筑作业。注意，浇筑作业应是连续进行的，间歇时间不能超过6h。．5．4严格混凝土振捣混凝土振捣就是使用振动棒按一定频率在浇筑过程中对混凝土进行振捣处理，目的是为了夯实混凝土密实性。这里提倡采用赶浆法，避免漏振。振捣过程中易出现泌水现象，所以要采取必要的泌水处理措施，如排除到井坑内，或用海绵吸除。此外，也可以在混凝土初凝时，每半小时进行一次