天然沉积结构性土的次固结变形预测方法

结构性土存在着其特有的变形和强度特性,次固结特性也表现出明显区别于与重塑土。通过对连云港天然沉积原状土和重塑土进行一维压缩次固结试验,研究了典型结构性土的次固结特性。试验结果表明,土体由于受结构性影响,结构破坏前后其次固结特性发生明显变化;结构屈服前(固结压力小于固结屈服压力)不发生次固结变形或次固结变形甚微;当土体处于屈服状态时,土体次固结变形突然增大,次固结系数Cα出现峰值;结构屈服后(固结压力大于固结屈服压力),Cα随固结压力的增大而减小,表现为与当前的应力水平和时间密切相关的特性,应力水平对Cα的影响会随着次固结时间的增长而削弱。基于以上机制,建立了考虑结构性影响的次固结变形计算模型,该模型中Cα不仅与压缩指数Cc有关,且也与时间有关,基于该模型计算得到的Cα值和次固结变形均与试验值吻合较好。

温州吹填土固结特性影响试验研究

对温州机场附近的吹填土进行液塑限指标测定实验、颗粒分析实验、标准固结实验。天然软粘土普遍受到土结构性的影响,明确结构性对软粘土压缩特性的影响机制显得尤为重要,对2个天然软粘土原状样进行室内一维固结试验,得到的压缩曲线与已有文献中搜集的原状样压缩曲线进行比较。压缩曲线在对数坐标下均呈现倒S形,并存在明显的结构屈服压力。采用双对数坐标处理后,压缩曲线可由双直线较好地表示,易于确定固结屈服压力原状样屈服后的压缩指数和屈服点含水率,对比结果表明:天然软粘土屈服后的压缩特性取决于屈服时的含水率,而与土结构性无关,解释了天然土压缩曲线位于重塑土上方是由于对应屈服点含水率不同而引起的。

强结构性天然沉积土的强度变形特性

广泛分布在日本大分县的天然硅藻土是一种令人惊奇的具有正常固结历史的天然沉积结构土,其含水量如豆腐,却硬如石头。由于具有强结构性,其土样不会受到取样及成形过程的扰动影响,能够在室内对其天然状态进行力学性状研究,是一种难得的天然沉积结构性土。采用最大压力达10MPa的高压三轴仪对天然沉积硅藻土进行试验,以探讨强结构性天然沉积土的力学性状。结果表明,其固结屈服压力达到上覆压力的57倍以上,固结屈服前的压缩曲线是水平的,固结压力达到固结屈服压力时,压缩性突增。强度试验结果显示,处于固结屈服前状态的强度与应力水平无关,而处于固结屈服后状态时其强度包络线与重塑粘土同样为通过原点的直线。

天然硅藻土的应力水平与孔隙空间分布的关系

采用压汞法研究了不同固结压力作用下具有强结构性的天然沉积硅藻土的微观孔隙入口孔径分布与应力水平的关系。研究结果表明:当应力水平小于固结屈服应力时,具有强结构性的天然沉积硅藻土的微观孔隙入口孔径分布几乎与应力水平无关,而当外加应力水平达到固结屈服压力时,虽然总体孔隙空间体积几乎与天然沉积状态时一样,但其微观孔隙入口孔径分布则发生显著变化。在屈服后阶段,随着应力水平的增大硅藻土的孔隙空间体积逐渐减少,最大孔隙变小,整体孔隙空间的孔径趋于均匀。并对微观结构变化与宏观力学特性的内在联系也进行了初步探讨。

土结构性对天然软黏土压缩特性的影响

天然软黏土普遍受到土结构性的影响,明确结构性对软黏土压缩特性的影响机制显得尤为重要。对两个天然软黏土原状样进行室内一维固结试验,得到的压缩曲线与已有文献中搜集的39个原状样压缩曲线进行比较。压缩曲线在对数坐标下均呈现倒S形,并存在明显的结构屈服压力。采用双对数坐标处理后,压缩曲线可由双直线较好地表示,易于确定固结屈服压力。41个原状样屈服后的压缩指数和屈服点含水率之间的定量关系,与基于重塑土定量公式计算的压缩指数与固结屈服压力下重塑土含水率的定量关系相一致。对比结果表明:天然软黏土屈服后的压缩特性取决于屈服时的含水率,而与土结构性无关,解释了天然土压缩曲线位于重塑土上方是由于对应屈服点含水率不同而引起的。