成立于2006年的“浙江省軟土地基與灘涂復(fù)墾工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，重點(diǎn)研究厚軟土地基高速交通工程建設(shè)、厚軟土地基堤防工程建設(shè)、厚軟土地基地下工程建設(shè)、沿海工業(yè)區(qū)土地復(fù)墾開發(fā)建設(shè)四項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)室的研究面積超過2000平方米，儀器價(jià)值超過400萬美元。
本文是浙江省軟土地基與灘涂復(fù)墾工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，溫州大學(xué)土木工程系巖土工程課題組2018年的研究成果分享。該研究已應(yīng)用于溫州永強(qiáng)跑道、溫州城市公路的建設(shè)和溫州沿海工業(yè)區(qū)地下項(xiàng)目的開發(fā)。
軟粘土廣泛分布于中國(guó)東南沿海城市，如上海、杭州和溫州。因其高含水量、高壓縮性、低滲透性和低承載力，被公認(rèn)為我國(guó)工程危害最嚴(yán)重的土壤之一。 在過去的幾十年里，大量的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目已經(jīng)在這種土壤上建設(shè)了起來。經(jīng)過多年的運(yùn)行，路基出現(xiàn)了大量的沉降。 因此，研究軟粘土在交通載荷下的變形行為，以防止這種情況是必要的。由于路基土在低于其抗剪強(qiáng)度的應(yīng)力水平下承受長(zhǎng)期載荷作用（105-106次循環(huán)），因此軟粘土在長(zhǎng)期載荷循環(huán)（即長(zhǎng)期循環(huán)加載）下的變形行為研究尤為重要。
Fig.1. 車輛荷載作用下軟土地基中土體單元的應(yīng)力分量
根據(jù)圖1，移動(dòng)荷載引起的動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)是三維的，涉及大、中、小主應(yīng)力（σ11、 σ12、σ22）的循環(huán)變化，但對(duì)三維應(yīng)力狀態(tài)下飽和粘土的單向變形行為的實(shí)驗(yàn)室研究鮮有報(bào)告。
選擇GDS Instruments先進(jìn)真三軸裝置進(jìn)行研究。它通過水壓施加圍壓，并進(jìn)一步由壓縮空氣提供圍壓。循環(huán)軸向應(yīng)力(Δσ1)和循環(huán)水平應(yīng)力(Δσ2)分別由2塊長(zhǎng)75mm、寬75mm的水平金屬板和2塊寬75mm、高140mm的垂直金屬板提供。每塊金屬板均由高精度伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
Fig.2. (a)整體示意圖，(b)詳細(xì)示意圖，真實(shí)三軸裝置的(c)真三軸照片和(d)壓力室照片
Fig. 3. 主應(yīng)變時(shí)程曲線
在高級(jí)真三軸試驗(yàn)中，應(yīng)用了不同的循環(huán)主應(yīng)力和中間主應(yīng)力組合。主應(yīng)變?chǔ)?的典型時(shí)程曲線如圖3所示。當(dāng)CSR較低時(shí)，應(yīng)變雖然在試驗(yàn)開始時(shí)發(fā)展較快，但在一定的循環(huán)次數(shù)后，應(yīng)變發(fā)展迅速放緩，趨于輕微甚至為零。當(dāng)CSR大于某一值時(shí)，應(yīng)變發(fā)展迅速，在規(guī)定的循環(huán)數(shù)內(nèi)發(fā)生破壞。
采用先進(jìn)的真三軸裝置，可以同時(shí)施加循環(huán)主主應(yīng)力和中間主應(yīng)力，對(duì)正常粘土和超固結(jié)粘土進(jìn)行了一系列單向循環(huán)試驗(yàn)?？紤]了超固結(jié)比，循環(huán)中間主應(yīng)力（bcyc）以及循環(huán)剪應(yīng)力比，研究了三維應(yīng)力狀態(tài)下的單向循環(huán)行為。
試驗(yàn)結(jié)果表明，bcyc的增加大大降低了主應(yīng)變的發(fā)展，使中間主應(yīng)變的方向由拉向壓轉(zhuǎn)變。這表明，在循環(huán)中間主應(yīng)力對(duì)飽和粘土變形特性的影響中，OCR是一個(gè)次要因素。在此基礎(chǔ)上，建立了三維循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下飽和黏土長(zhǎng)期變形預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>。
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