饱和软粘土的循环蠕变特性

饱和软粘土动力特性试验研究随着海洋资源的开发和海洋空间的利用，越来越多的大型建筑物拔地而起，像海上喷井和海上钻井平台。

在海洋环境下，这些建筑物基础将长时间的暴露在波浪动荷作用下，所以评价建筑物动荷承载力是非常重要的，特别对于是对于饱和软粘土层。

评价粘土海洋钻台基础动承载力的一种方法是建立粘土在动荷作用下的基本关系，然后用弹塑性数值方法计算其承载力[1]。

因为有风荷所造成的动荷载有成千上万种或更多。

由于计算量的巨大，Andersen 等人建立了评价德拉门（Drammen ）粘土承载动力的方法。

该方法假定基础在动荷作用下的潜在破坏面并且通过动三轴和动单剪试验应力状态，模拟了沿潜在破坏面的典型动力破坏应力状态。

在工程实践中很难去实现大量的动三轴和动单剪试验。

临界静力方法是用土的动强度静力承载力方程评价动承载力的一种方法。

这种临界静力方法是要探讨的另一个问题。

但是土的动强度不仅取决与动应力还取决于静应力状态，很显然，通过地基土同一折减强度来评价土体动荷承载力是不恰当的。

后来王建华评价软粘土地基动力承载力的的临界静力法[6，7]。

地基动力承载力的折减，是由静力有限元计算决定的。

总的来说动力强度折减和通过动三轴试验得到。

如果动三轴试验结果能应用于一般应力状态，那么，就必须建立不同应力状态之间的等价破坏关系。

在这篇文章中，通过大量动扭剪试验和动三轴试验，研究了饱和软粘土在不固结不排水（UU ）条件下的动力特性。

通过分析试验结果，Mises 准则可以用于描述饱和软粘土在破坏时的动力破坏行为。

这是应用和推广临界静力、弹塑性动强度模型用于评价动承载力的基础。

1.试验项目1.1土工试验和土样的准备饱和软粘土样是通过重塑成样抽气饱和而成，静力不固结不排水强度是12Kpa ，土的基本性质参数见下表1.表1 土的基本性质参数表试样初始尺寸如下：动扭剪试验试样，内径3cm ，外径7cm ，高10 cm ：动三轴试验试样，内径3.91 cm ，高8cm 。

饱和粘土特性1. 引言本文档旨在对饱和粘土的特性进行综合描述和分析。

饱和粘土是一种常见的土壤类型，具有一系列独特的工程特性和力学行为。

通过深入了解饱和粘土的特性，我们可以更好地理解和处理与之相关的工程问题。

2. 饱和粘土的定义饱和粘土指的是土壤中所含水分达到饱和状态的粘性土壤。

饱和粘土通常由细颗粒土壤（如黏壤、黏土）和较高含水量组成。

它的特性主要由颗粒间的吸附力、黏着力和内聚力所决定。

3. 饱和粘土的物理特性3.1 吸湿性饱和粘土具有较高的吸湿性，能迅速吸收周围水分并保持一定含水量。

这使得粘土在湿润环境中具有相对较高的黏性。

3.2 塑性和可塑性饱和粘土具有很高的塑性和可塑性，即其能够在施加外力时塑性变形，而且易于塑性重塑和改变形状。

这使得粘土在建筑和土木工程中的应用广泛。

3.3 压缩性饱和粘土具有较高的压缩性，即在受到外力作用时会发生体积变化。

这是由于粘土颗粒的重新排列和水分的调整所引起的。

3.4 液塑性指标饱和粘土的液塑性指标是对其液态和塑性特性进行评估的重要指标。

主要包括液限、塑限、塑性指数等。

这些指标对于确定粘土的工程用途和处理方法至关重要。

4. 饱和粘土的力学特性4.1 剪切强度饱和粘土的剪切强度是研究其力学行为的重要参数。

它可以通过剪切试验来确定，并受到饱和度、固结度、土体结构等因素的影响。

4.2 压缩性饱和粘土的压缩性是指其在压缩作用下的体积变化性能。

这是由于土壤颗粒重排和水分调整所引起的。

4.3 液塑性指标与力学特性的关系饱和粘土的液塑性指标与其力学特性密切相关。

例如，液塑性指标较高的饱和粘土通常具有较低的剪切强度和较高的压缩性。

5. 结论饱和粘土具有一系列独特的特性，包括吸湿性、塑性、可塑性、压缩性等。

这些特性对于粘土在工程实践中的应用和处理等方面具有重要意义。

通过深入研究饱和粘土的特性，我们可以更好地理解和解决与之相关的工程问题，为土壤工程和地质工程提供有效的参考依据。

以上就是对饱和粘土特性的综合描述和分析，希望能对读者有所帮助。

2005年4月水 利 学 报SHUILI XUEBAO 第36卷 第4期收稿日期:2004 03 01基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412704);湖北省自然科学基金项目(2004BA02A)作者简介:孟庆山(1974-),男,河北玉田人,博士,主要从事岩土力学和软基加固处理研究。

文章编号:0559 9350(2005)04 0467 06冲击荷载下饱和软黏土的孔压和变形特性孟庆山,汪稔,刘观仕(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室,湖北武汉 430071)摘要:利用室内动力固结试验装置,对淤泥质饱和软黏土施加冲击荷载,分析在不同围压下施加不同的冲击能量时试样所受的冲击应力、孔隙水压力和轴向变形,发现锤重和落距的组合是影响冲击应力的主要因素。

试验表明,轴向变形与冲击次数之间呈对数-双曲线关系,孔隙水压力与冲击次数之间呈单纯的双曲线关系。

将室内试验结果同现场测试资料对比表明,模型能较好地模拟现场强夯法处理饱和软土地基。

关键词:软土地基;冲击荷载;孔隙水压力;轴向应变中图分类号:TU413 5文献标识码:A动力排水固结法能有效加固饱和软土地基,这已经得到岩土理论界和工程界的一致认可。

它集合了强夯法和排水固结法两者的优势,利用动、静荷载相结合,对饱和软黏土地基进行固结处理[1,2]。

动荷载产生的瞬时压密和所激发的高孔隙水压力是显著的,而填土静荷载和布置在软土层内部以及上覆填土层中的空间排水系统的存在,使得高孔隙水压力在强夯间歇期间快速消散,沉降加快完成,地基强度得以提高。

以往的现场研究主要集中在孔隙水压力的长消、沉降的发展以及强夯前后土的工程力学参数的原位测试上[3~6],在室内试验方面则侧重于对重塑软土试样或人工制备样施加冲击荷载,以此研究饱和软黏土的应力、孔压、变形等的发展规律及强夯施工工艺[7~9]。

这些对于动力排水固结法加固饱和软土地基的宏观、微观以及波动机理的解释都是有益的[10,11],但对于更加接近于现场实际情况的原状土试样的室内动力固结模拟试验进行的则较少,涉及冲击荷载施加瞬间试样的动力响应特征的研究更显不足。

第28卷 第7期 岩 土 工 程 学 报 Vol.28 No.7 2006年 7月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2006 饱和软粘土的不排水循环累积变形特性黄茂松1，李进军1，2，李兴照1（1.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2.华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002）摘 要：在上海地区典型饱和软粘土不排水循环三轴试验的基础上，分析了影响软粘土塑性累积变形的主要因素：循环荷载的作用次数，初始静偏应力和循环加载动偏应力。

基于临界状态土力学理论，引入了相对偏应力水平参数，考虑初始静应力、循环动应力和不排水极限强度的相互影响，研究了不同静、循环动应力组合应力历史影响下饱和软粘土的不排水循环累积变形特性。

关键词：循环荷载；塑性累积变形；初始静偏应力；动偏应力；相对偏应力水平中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2006)07–0891–05作者简介：黄茂松(1965–)，男，浙江玉环人，教授，博士生导师，主要从事土体本构理论研究和岩土数值分析。

Cumulative deformation behaviour of soft clay in cyclic undrained testsHUANG Mao-song1, LI Jin-jun1,2, LI Xing-zhao1（1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2.East China architectural Design & Researchinstitute Co., Ltd, Shanghai 200002, China）Abstract: A series of undrained cyclic triaxial tests were performed on a typical Shanghai soft clay. Both the initial static deviatoric stress and the cyclic stress level were analyzed varied. It was shown that the cumulative plastic strain depended not only on the applied cyclic stress and number of cycles, but also on the initial static deviatoric stress level. Based on the concept of critical state soil mechanics, a new parameter called relative deviatoric stress level was introduced considering the effects of initial static deviatoric stress, cyclic deviatoric stress and undrained deviatoric stress at failure. The cumulative plastic strain was found to be closely related to this parameter..Key words: cyclic loading; cumulative plastic strain; initial static deviator stress; cyclic shear stress; relative deviator stress level0 前 言长期循环荷载作用下软粘土的沉降计算是软土工程的一个重要问题，特别是对于东南沿海一带深厚软粘土地质条件。

饱和黏土工程引言饱和黏土工程是土木工程中的一个重要领域，涉及到土壤的力学性质、水分状况以及相关工程设计。

本文将介绍饱和黏土工程的基本原理、工程应用以及相关注意事项。

饱和黏土的特性饱和黏土是指土壤中含有充足水分并完全饱和的状态。

饱和黏土的主要特性包括：1. 黏性：饱和黏土的颗粒间存在相互吸引力，导致黏土表现出一定的塑性。

黏性：饱和黏土的颗粒间存在相互吸引力，导致黏土表现出一定的塑性。

2. 流动性：由于充分的水分存在，饱和黏土具有一定的流动性，可以导致土体破坏或变形。

流动性：由于充分的水分存在，饱和黏土具有一定的流动性，可以导致土体破坏或变形。

3. 压实性：在施加外部压力的作用下，饱和黏土可以进一步压实和固结。

压实性：在施加外部压力的作用下，饱和黏土可以进一步压实和固结。

4. 剪切性：饱和黏土的剪切强度与应力状态密切相关，其剪切特性对工程设计和施工具有重要影响。

剪切性：饱和黏土的剪切强度与应力状态密切相关，其剪切特性对工程设计和施工具有重要影响。

饱和黏土工程的应用领域饱和黏土工程广泛应用于以下几个领域：1. 基坑支护：在城市建设中，基坑的挖掘和支护是常见的工程形式。

饱和黏土的支撑性能和稳定性对基坑工程具有重要作用。

基坑支护：在城市建设中，基坑的挖掘和支护是常见的工程形式。

饱和黏土的支撑性能和稳定性对基坑工程具有重要作用。

2. 堤坝建设：饱和黏土作为一种常见的地基材料，用于建设水坝和堤防时，其稳定性和抗渗性能要求较高。

堤坝建设：饱和黏土作为一种常见的地基材料，用于建设水坝和堤防时，其稳定性和抗渗性能要求较高。

3. 地基改良：土壤地基的改良是为了提高地基的承载力和稳定性，饱和黏土工程可以通过加固、压实等手段进行地基改良。

地基改良：土壤地基的改良是为了提高地基的承载力和稳定性，饱和黏土工程可以通过加固、压实等手段进行地基改良。

4. 岩土边坡工程：饱和黏土在岩土边坡工程中起到了重要的支撑和防护作用，能够有效避免地质灾害的发生。

饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究1 饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究饱和软黏土学习不仅是土木工程方面的一个重要研究方向，并在岩土工程中也得到了广泛应用，是岩石本构参数测定的重要组成部分，在土壤力学中也得到了研究。

饱和软黏土的力学性质受三个变量的影响，即湿度、压缩率和循环累积变形。

根据力学性质，饱和软黏土可能具有不同的变形特性，包括稳定变形、软化变形和破坏变形。

精确计算累积变形对于研究饱和软黏土的可用性和极限性能具有至关重要的意义，但目前的计算方法需要耗费大量的时间，而精确的结果也往往不能保证。

因此，为了简化累积变形计算，研究者研究了饱和软黏土的循环累积变形的计算方法。

例如，Fang和Wang（1999）提出了一种基于渗流-变形耦合模型的累积变形简化计算。

在该模型中，他们认为，变形应改变土体的渗透率，而渗流应影响变形量，并简化求解循环累积变形。

在其实验中，他们仅利用极低的计算量，即0.5~0.8％就能够得到准确的累积变形数据，这极大的改善了计算的效率。

同样的，Li等（2005）也提出了一种软黏土循环变形的新模型。

该模型假设变形应改变土体的饱和因子，以及渗透率，提出了一种耦合的变形-渗透解析公式，研究表明，这可以还原累积变形，而且比原始模型更容易解决。

另外，最近Liao等(2018) 将Macroporos模型与人工神经网络模型结合起来，预测累积变形，取得了良好的效果，实验结果表明，神经网络模型能够更精确的模拟饱和软黏土的循环变形，且计算速度大大提高。

总之，在近几十年里，饱和软黏土循环累积变形简化计算方法研究一直在不断发展，科学家们通过渗流-变形耦合模型、变形-渗透解析公式以及Macropores模型与人工神经网络模型等多种方法，研究出更省时高效的累积变形简化计算方法，为饱和软黏土研究和应用提供了方便。

第27卷 第9期 岩 土 工 程 学 报 Vol.27 No.9 2005年 9月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Sep., 2005 饱和软粘土的循环蠕变特性朱登峰1，黄宏伟1，殷建华2（1.同济大学 地下建筑与工程系，上海 200092；2.香港理工大学 土木及结构工程学系，香港 中国）摘 要：本文介绍对上海淤泥质饱和粘土在长期循环荷载作用下的变形特性的试验研究结果。

考虑到土的各向异性性质，在三轴试验中，在K0固结条件下把土试样恢复到天然的K0应力状态，然后进行排水及不排水单向循环加载蠕变试验。

从试验结果可以观察到一些重要的现象：（1）当循环轴向应力小于初始固结压力的50％时，饱和粘土的循环蠕变可分成三个阶段；（2）循环应变可分成不可逆的累积应变与可逆应变两部分，可逆应变的大小与循环应力幅值近似成线性关系；（3）孔压增长较为滞后，不排水试样孔压增长稳定时其值约为应力幅值50％，而排水试样的残余孔压约为应力幅值的20％。

关键词：饱和粘土；循环荷载；蠕变，K0固结中图分类号：TU 435 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2005)09–1060–05作者简介：朱登峰(1975–)，男，博士生，研究方向是循环荷载作用下软土理论研究及其工程应用。

Cyclic creep behavior of saturated soft clayZHU Deng-feng1, HUANG Hong-wei1, YIN Jian-hua2(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Civil and Structure Engineering,The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China)Abstract: A study on the deformation behavior of a saturated soft clay under cyclic loading was presented. Considering the intrinsic anisotropy of the soil, a soil specimen was initially restored to the in-situ stress state under K0 consolidation in a triaxial cell, and then the specimen was sheared in the same triaxial cell under axial cyclic loading and tested in a drained or undrained creep condition. The test results showed that: (a) The cyclic creep process of the saturated clays could be divided into three stages if the cyclic axial stress was less than 50% of the initial confining pressure. (b) The cyclic strain could be divided into two parts, that is, a irreversible accumulated strain and a reversible strain. The magnitude of the there was approximately a linear relation between the reversible strain and the amplitude of the cyclic stress. (c) The increase of excess pore water pressure initially lagged behind that of stress. The stable excess pore pressure was about 50% of the stress amplitude for a undrained specimen, however the residual excess pore water pressure was approximately 20% of stress amplitude for a drained specimen.Key words: saturated clay; cyclic loading; creep; K0 consolidation0 前 言软土的循环荷载效应研究开始于20世纪50年代。

饱和黏土性质
背景介绍：
黏土是一种重要的土壤成分，广泛存在于地球表面的各个地方。

黏土颗粒非常细小，由于其特殊的化学和物理性质，黏土具有一些
独特的性质，尤其是在饱和状态下。

饱和黏土的性质：
1. 塑性变形：饱和的黏土在外力作用下会产生塑性变形。

这是
因为饱和状态下，黏土表面被水分附着，形成水膜，从而使黏土颗
粒之间的滑动变得困难，表现出塑性行为。

2. 压缩性：饱和的黏土在受力时会发生压缩。

由于黏土颗粒与
水分的紧密结合，施加压力会使得黏土颗粒更加紧密地堆积，导致
体积的减小。

3. 孔隙水压力：饱和的黏土中存在大量的孔隙水。

这些水分填
充了黏土颗粒之间的空隙，产生一定的水压力。

孔隙水压力会对土
体的力学行为产生重要影响，如产生浮力、增加土体的承载力等。

4. 渗透性：饱和的黏土的渗透性较低。

由于有孔隙水存在，水
分在黏土中的流动受到阻碍，使得黏土对水的渗透性变差。

结论：
饱和黏土具有独特的性质，如塑性变形、压缩性、孔隙水压力和渗透性等。

这些性质对于黏土的工程应用具有重要意义，工程设计时需要考虑和合理利用这些性质，以确保土体的稳定和安全性。

参考文献：
1. 黏土工程[M]. 李达康, 朱德生, 龙爱民,等.北京:中国建筑工业出版社, 2010.
2. 杨爱民, 史明权. 地路基工程技术基础[M]. 北京:中国铁道出版社, 2002.。

蠕变是岩土工程中常见的一种土体流变现象。

自土力学创立以来，许多学者研究土体蠕变变形规律，目前已取得不少研究成果。

在土体流变本构模型方面，目前有线性简化方法、修正模型理论方法和半经验半理论方法三种。

线性简化方法认为，土体的应力一应变关系在不同时刻是不同的，而在同一时刻却是线性的。

该方法原理简单，应用方便，但没有考虑应力一应变关系随时间的增加和应力水平的提高所表现的非线性流变特征，不能准确反映出流变土体的变形特点。

修正模型理论是在线性模型理论基础上修改而成，该模型在建立屈服准则方面存在缺陷。

半经验半理论方法将流变分成线性流变和非线性流变两部分，用试验统计方法描述非线性部分，理论方法描述线性部分，该方法便于工程运用。

本文主要介绍一种半经验半理论的软土蠕变模型，该模型以试验为基础，结合相关理论推导软土蠕变本构关系，并借助某河堤工程，阐述模型中不同参数的意义以及确定方法，模型的屈服准则以及模型中不同参数对沉降和安全系数的影响程度。

土体变形是孔隙流体的流失及气体体积减小，颗粒重新排列，粒间距离缩短，骨架体发生错动的结果 J。

这种变形不仅与应力有关，还与时间有关。

对于饱和软粘土，含水量高，塑性高，渗透性差，土体固结和蠕变效应比较明显。

土的固结过程又常常被划分为主固结和次固结两个阶段。

主固结是内部应力引起的体积变化，次固结是超孔隙水压力消散后，有效应力基本稳定的条件下，土骨架蠕动产生的较为缓慢的变形，常用次固结系数描述。

陈宗基(1958) 认为，造成次固结变形的时间效应的机械作用主要有两个，即因剪应力产生的滞留和因静水压力而产生的体积蠕变及在这个过程中产生的土骨架硬化。

有些学者认为次固结变形即主固结完成后的蠕变变形。

可见，次固结变形与时间密切相关，特别是对于高塑性土、高有机质土，次固结引起的工后沉降不可忽视。

(1)软土蠕变变形与应力水平、加荷比及加荷速率密切相关，土体变形量随着应力水平、加荷速率的增大而增大；同等应力水平下，加荷比大时土样的蠕变变形量较小。

软土中结合水与固结、蠕变行为
在软土中，结合水和固结、蠕变行为密切相关。

首先，在软土中存在大量的孔隙水。

当软土的孔隙填满水分时，土体的饱和度达到100%。

水分的存在会导致土体的重力排水
固结，即土壤颗粒间的水分被排除出去，土体变得更加紧密和稳定。

在这个过程中，由于土体重力作用，土体颗粒会更加紧密地堆积在一起，土体的孔隙比例减小，体积变小，土体的固结现象就会发生。

其次，软土在受到外界压力加载时，由于孔隙水的存在，会发生蠕变行为。

蠕变指的是土壤在持续加载下的变形过程。

软土在加载期间，由于孔隙水的流动导致土体颗粒的重新排列，土体的体积会逐渐增大，孔隙比例增加，土体的蠕变现象就会发生。

蠕变是一个缓慢的过程，通常需要较长的时间才能达到平衡状态。

结合水和固结、蠕变行为的研究对于工程建设和土力学设计非常重要。

了解软土中的结合水现象有助于预测土体的固结行为和基础沉降情况，从而合理设计土体的承载能力和稳定性。

同时，对软土的蠕变行为的研究可以为土体工程的时间效应和变形特性提供基础数据，以确保结构的稳定和安全。

因此，在进行软土区工程设计和施工时，必须充分考虑结合水和固结、蠕变行为的影响。

饱和黏性土质导言饱和黏性土壤是一种在饱和状态下具有黏性的土壤类型。

它具有特殊的物理和力学性质，对于土木工程设计和建设具有重要的影响。

本文将介绍饱和黏性土壤的定义、特点、工程问题以及处理方法。

定义饱和黏性土壤是指土壤颗粒之间存在黏性流体填充，并且土壤孔隙被水完全充满的土壤状态。

黏性流体主要是由土壤中的吸附水分和毛细水分组成。

饱和黏性土壤的黏性是由其吸附力和电化学性质所决定的。

特点饱和黏性土壤具有以下特点：1. 高黏性：饱和黏性土壤因存在黏性流体填充而表现出较高的黏性。

2. 低渗透性：由于孔隙被水填充，饱和黏性土壤具有较低的渗透性，水分难以逸出。

3. 体积变形性大：在饱和状态下，饱和黏性土壤的体积变形性较大，容易发生沉降、蠕变等问题。

4. 塑性变形性：饱和黏性土壤具有一定的塑性变形性，容易受到外界应力的影响而产生变形。

工程问题饱和黏性土壤在土木工程中可能引发以下问题：1. 地基沉降：由于饱和黏性土壤的体积变形性大，容易引起地基的沉降问题。

2. 建筑物沉降：在黏性土质地区建造建筑物时，饱和黏性土壤的变形性可能导致建筑物的沉降，影响结构的稳定性。

3. 土体液化：在地震等外力作用下，饱和黏性土壤可能会发生液化现象，导致地面的沉降和动力响应的变化。

4. 塌陷和沉积：由于饱和黏性土壤的渗透性较差，水分无法逸出，容易引起土体的塌陷和沉积问题。

处理方法为了应对饱和黏性土壤引发的工程问题，可以考虑以下处理方法：1. 地基加固：采用地基加固措施，以减少饱和黏性土壤的变形性和沉降问题。

2. 排水处理：通过合理的排水系统，提高饱和黏性土壤的渗透性，减少液化风险。

3. 强夯、预压：采用强夯或预压技术，在施工前对土壤进行改良，提高其稳定性。

4. 建筑物构造设计：在设计建筑物时，考虑饱和黏性土壤的特性，选择适当的结构形式和材料，降低沉降风险。

结论饱和黏性土壤是一种在饱和状态下具有黏性的土壤类型，具有高黏性、低渗透性、体积变形性大和塑性变形性等特点。