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案例剖析:海相软黏土交通荷载研究
宣布时间:2023-12-18 浏览次数:9828 来源:尊龙凯时人生就是搏


浙江省软弱土地基与海涂围垦工程技术重点实验室建立于2006 年 。实验室主要研究四个重点领 域:在厚软土地基上的高速交通、堤防和地下工程建设 ,以及沿海工业区土地复垦开发建设 。

该实验室拥有2000多平方米的研究空间 ,研究设备总造价凌驾3000多万元 。研究结果已应用于温州永强跑道、温州都会高速公路建设及温州沿海工业区地下空 间开发项目 。

本文为2016年浙江省软弱土地基与海涂围垦工程技术重点实验室 ,温州大学土木工程系岩土工程课题组伍婷玉博士利用GDS空心圆柱扭剪试验系统的完成的试验案例 。


问题

海相软粘土广泛漫衍于东南地区 ,具有较弱的工程性能 。浙江省作为中国经济最兴旺的地区 ,拥有庞大的交通基础设施 ,包括高速公路、公路、铁路、机场跑道等 ,这些交通基础设施都是在海相粘土上建设的 。随着交通荷载恒久作用下 ,现有基础设施容易爆发超沉降 。 为了揭示交通荷载对海相粘土的影响 , 并预测未来的沉降 ,开展了相应地研究 。

交通荷载不可是一个恒久的循环荷载 , 并且在每个循环历程中应力路径的形状都是奇特的 。随着车轮的靠近和离开 , 土体的应力分量在巨细和偏向上都爆发 了变革(见图1.1) 。

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图1 交通荷载作用下软土地基土单位的应力分量


别的 ,在每个循环历程中 ,最大主应力角σ都是旋转的 。当在2τzθ(σz - σθ)空间中绘制时 ,应力路径形成如图 1.4 所示的形状 。

凭据前人的有限元剖析 ,剪应力与轴向应力的比值并非坚持稳定 ,而是随着深度的增加而减小 ,从而导致应力路径形状的改变 。

为了模拟交通荷载的应力路径 ,需要对每个应力分量进行精确控制(如图 1.2 所 示) 。这就需要进一步凭据载荷的形状重 新界说波形 。


解决计划

动态空心圆柱装置(HCA)是该研究项目的首选系统 。HCA能够在整个测试历程中独立地施加轴向力、扭矩、内外压力 。因此 ,它被广泛应用于研究土体在主应力轴循环转动时的变形特性 。

GDS仪器为温州大学提供了一个定制的HCA ,以满足他们的要求规格 。能独立施加轴向力 W ,扭矩 MT ,内部压力 pi 和外部压力 po  ,从而控制土体(轴向应力σz、径向应力σr、切向σθ、剪应力τzθ)的应力状态 。由于3个主应力的 巨细和大主应力轴的角度α可以控制 ,因此可以进行主应力轴旋转的试验 。

以两次试验结果为例 ,图2展示了试验历程中实际应力路径与期望应力路径相关性的比照 。这证实了GDS中空心圆柱装置(HCA)可以准确模拟进行研究所需的交通加载应力 路径 。


图2


图3显示了每次测试差别形状的应力路径 。应力路径的差别形状标明扭转剪应力与竖向循环应力的比值差别 。

图3



结果

试验结果标明 ,扭转剪切应力对软黏土试样应变生长的影响 。如图4所示 ,所有试验结果均体现出相似的轴向应变生长历程 。但η值影响轴向应变生长水平 。η值越高 ,试样的永久应变越大 。

图4


结论与证明

这一系列HCA循环试验标明 ,剪切应力水平对应变和孔隙压力的生长有显著影响 ,从而加速了海相粘土的破坏 。然而 ,目前的规范只考虑轴向应力 ,因此高估了地基土 。需要进一步的研究来完善现有的理论和预测模型 。

在整个历程中 ,GDS公司及尊龙凯时人生就是搏公司提供了大宗的资助和支持 。我们期待着在未来的项目上与他们相助 。

伍婷玉博士 温州大学土木工程学院 岩土工程课题组


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参考文献

GUO  Lin,  CAI  Yuan-qiang, WANG  Jun,  GU  Chuan.  Long- term  cyclic strain behaviour of Wenzhou structural soft clay[J]. Chinese Journal  of  Geotechnical Engineering, 2012,  34(12):2249-2254.

Guo   L,   Wang   J,   Cai   Y,   et   al.   Undrained  deformation behaviour of  saturated soft  clay  under  long-term  cyclic loading[J].  Soil   Dynamics &  Earthquake Engineering, 2013,

50(7):28–37.



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