考虑孔隙变化影响土体压缩特性试验,本论文为您写土体毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
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摘 要：为实现不同扰动条件下原位土压缩特性的模拟,文章基于结构性破损压缩模型,提出孔隙相对变化指数E,研究土体孔隙变化压缩特性的影响,通过对不同扰动状态下的原状软土进行固结试验,分别建立Ev和土体结构屈服应力及结构破损指数6的相关关系,从而提出基于室内压缩试验结果预测原位压缩特性的方法.结合相关试验数据的分析,验证了该方法的可行性.
关键词：结构性软土；孔隙相对变化指数；压缩特性；结构屈服应力；结构性破损指数
原状土的压缩特性并不能准确反映在室内土体压缩试验中,但可以通过室内试验进行预测.刘维正等选用结构屈服应力和结构破损指数6表征土体压缩性状；S.Horpibulsuk等、T.S.Nagaraj等研究结构屈服应力s’y和原位不排水强度su的相关关系,提出原位压缩曲线的预测方法.前人仅建立扰动指标和土体屈服应力的相关关系.事实上,扰动状态下,物性变化不仅影响结构屈服应力,还和结构破损有关,要研究通过室内试验预测原位土体压缩性状的方法,必然要考虑物性变化对土体结构屈服应力的变化,以及结构破损的演化规律.
本文提出物性变化参数：孔隙相对变化指数Ev,研究其对土体压缩性状的影响,建立其和土体结构屈服应力及结构破损指数b的对应关系,进而提出通过室内压缩试验预测原位压缩特性的新方法.
1.原状土的压缩特性
原状土的压缩特性关系如图1所示.重塑土的压缩曲线（e-log）是一条直线,原状土的压缩曲线分为三个阶段.平缓阶段：当压力小于结构屈服应力时,曲线近似是一条直线,e等于eo；陡降阶段：当大于时,土的结构破坏,孔隙比减小；趋同阶段：当压力继续增大到某一特征值时,重塑土和原状土的孔隙比差值将趋于常数,为土结构引起的剩余孔隙比evsr.
由图1可知,原状土的孔隙比可以下式表示：
e等于eR+es（1）
式中,e是原状土的孔隙比,er是相同压力下重塑土的孔隙比,es是土结构性引起的额外孔隙比.
Liu,Carter等人对不同软土进行研究,发现当>时,土体结构引起的额外孔隙比es和（）b成反比,其中b为结构破损指数,描述结构性对孔隙比的影响程度,取值由土的种类和状态决定.
图1可知,垂直应力远超过屈服应力,软土依然存在剩余孔隙比esr,可以发现额外孔隙比es将满足下式：
es等于esy（/）b+esr（2）
其中,esy是对应于屈服应力时的额外孔隙比.
Horpibulsuk等提出曼谷原状土压缩曲线表达式如下：
<时,e=eo （3）
>时,e等于eR+esy（/）b+esr （4）
>>时,e等于er+esr （5）
当压力等于时,上式满足：
e等于ery+esy+esr
（6）
其中,Horpibulsuk通过实验得出曼谷土结构破损指数b等于1,而原位屈服应力syf由下式确定：
等于3.78S.+7 （7）
Su为现场十字板不排水强度,单位为kPa.
2.孔隙相对变化指数Ev
本文借鉴Z.Hong等对扰动度定义的思路,提出孔隙相对变化指数Ev,定义如下式所示：
Ev等于x100% （8）
式中,表示有效上覆應力为时扰动土的孔隙比,evr表示有效上覆应力为时重塑土的孔隙比.如图2所示.
由式（8）可知,土体原位完整状态时,esvO基本和eO相同,此时,Ev等于0；而当原位完整状态趋于重塑状态时,基本和evr相同,此时,Ev等于1.
参数的各个指标可由原状土和重塑土的压缩曲线求得.
3.试验过程及结果分析
土样物理力学指标如表1所示.
3.1不同初始振动的固结试验
通过振动试验模拟不同扰动条件对土体压缩特性的影响.进行6组时长为0,20,40,60,80,100min的振动试验.振动结束后立即取样进行固结试验.试验结果如图3所示：
3.2试验结果分析
图3中可以发现,振动时间变长,相同竖向应力状态下土体的孔隙比不断变小.
由式（8）可计算出不同振动时间下孔隙相对变化指数大小,其关系如图4所示.
由式（12）可知,随着Ev增加,对应的结构破损指数线性减小,因此,建议由下式确定原位土体结构破损指数：
（13）
式中,为原位土体结构破损指数,为重塑土体结构破损指数.
根据结构破损指数的定义,重塑土体结构破损指数趋向于零,如图5所示.
则式（13）可转化为：
（14）
4.原位压缩曲线的预测方法
本文基于Horpibulsuk等曼谷粘土压缩曲线预测方法,提出通过室内压缩试验预测原状土压缩曲线的新方法：
（1）试验测出重塑土压缩曲线、eo及,并用eo画出平缓阶段的压缩曲线；
（2）实验得出任一扰动条件下的压缩曲线,确定对应的及b,由式（8）计算出,由式（11）、式（14）分别计算出对应原状土的及bf.
（3）取等于1000kPa时对应的孔隙比差值为esr.过屈服应力点（,eO）及特征点（）画曲线eS等于esy（/）bf+esr.
（4）>>时,e等于eR+esr
5.试验分析和验证
选取t等于0min的室内土样验证预测.首先确定出原位状态e0等于1.345,等于53.5kPa,等于68.3kPa,根据式（4）计算室内扰动土结构破损指数b等于1.11,根据式（8）计算此扰动条件下Ev等于7.5%,并由式（11）和式（14）分别计算出原状土原位状态下等于73.8kPa,bf等于1.2,即可预测出原位土压缩曲线,如图6所示.
6.结语
借鉴Hong扰动度定义的思路,提出孔隙相对变化指数,研究其和土体屈服应力、结构破损指数的相关关系.提出确定原位土体压缩特性的新方法,扩展了Horpibulsuk方法的应用范围,实现对不同扰动条件下原位土体压缩特性预测.
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