海相軟土力學響應及加載速率效應研究.pdf

1、海相軟土廣泛分布于我國東南沿海，是一種具有成因特性和區(qū)域性的結構性軟土。隨著沿海城市的不斷擴張，基礎建設工程涉及的海相軟土工程特性問題愈發(fā)受到學者的關注。其中海相軟土的加載速率效應對工程實際具有十分重要的意義，但目前加載速率效應的研究多集中于砂土，少量有關軟土加載速率效應的研究也局限于某種特定的應變速率或者人工制備的土樣，很少考慮不同應變率對海相軟土力學特性的影響。
　　本文首先綜述了海相軟土在加載速率特性、真三軸試驗研究以及微觀

2、變形分析等方面的研究現狀；再使用SPAX-2000改進型靜動真三軸儀對南沙區(qū)某場地海相軟土（含水量為85.72％、孔隙比為2.24）進行不同圍壓（100kPa、150 kPa、200 kPa）、不同中主應力（120 kPa、175 kPa、230 kPa）和不同應變速率（10-6/s、0.8×10-5/s、10-4/s、0.5×10-3/s、10-2/s、10-1/s）作用下的固結不排水剪切試驗，研究其在剪切過程中的力學響應規(guī)律。同時，

3、取不同剪切階段的試樣分別進行電鏡掃描和核磁共振試驗，以探究試樣的微觀變形機理；最后基于試驗數據建立考慮應變速率的孔壓經驗模型。
　　本文主要研究成果如下：
　　1.真三軸CU試驗方面：
　　（1）相同中主應力和圍壓作用下，試樣不排水抗剪強度值隨著應變速率的提高而不斷增大。當中主應力分別為120kPa、175kPa、230kPa（固結應力比為1.2）時，應變速率每提高一個數量級時對應的不排水抗剪強度相應增長16.032%

4、、12.831%、7.823%，說明低中主應力作用下應變速率的提高對強度值的影響更明顯。
　?。?）試樣孔壓發(fā)展受應變速率的影響明顯，當中主應力為175kPa、圍壓為150kPa時，存在一個應變速率閾值0.8×10-5/s，當應變速率低于此閾值時，隨著應變速率提高，各土樣剪切階段所達到的最大孔壓逐漸增大，反之逐漸減小。
　　2.剪切階段微觀分析方面：
　?。?）當圍壓為150kPa、中主應力為175kPa、剪切應變速率

5、為10-4/s時，試樣在剪切階段存在一個軸向應變閾值4%，當軸向應變小于此閾值時，隨著軸向應變的增大，試樣的整體孔徑逐漸減小，反之逐漸增大。且各剪切階段的孔徑都集中分布在1～20μm之間，占總孔隙比例均超過92%。
　?。?）圍壓為150kPa、中主應力為175kPa時，海相軟土試樣在不同應變速率（10-6/s、0.8×10-5/s、10-4/s、0.5×10-3/s和10-1/s）下剪切至破壞，剪切速率越慢，試樣整體孔徑越小，孔

6、隙分布越集中，以中孔隙（1μm≤r≤20μm）為主，其占總孔隙的比例均超過92%，最大達到94.607%。且各試樣小孔隙（r<1μm）所占總孔隙的比例隨應變速率的加快而不斷降低，中孔隙（1μm≤r≤20μm）和大孔隙（20μm　　3.理論分析方面