冲击荷载作用下饱和软粘土的一些性状

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 。

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。

冲击作用下饱和土性状的试验研究罗嗣海;傅军健【摘要】在三轴条件下,对饱和土(砂土和黏土)进行排水与不排水条件下的冲击试验及冲击后再固结试验,对比研究了不同渗透性土在不同排水条件下的冲击动力响应和冲击后再固结性状.结果表明:饱和黏土不排水冲击时的孔隙水压力随冲击击数增加而升高并逐渐稳定,排水冲击时的孔隙水压力则是先达到峰值然后有所下降；砂土不排水冲击时的冲击能量对孔隙水压力影响最明显；饱和砂土不排水冲击时的轴向应变与冲击击数呈近似线性关系,饱和黏土冲击及饱和砂土排水冲击则呈近二次曲线关系；饱和砂土不排水冲击后再固结阶段的孔隙水压力立即消散为0,同时体变迅速增大到一定值；饱和黏土在冲击后再固结阶段的孔隙水压力在一定时间内逐渐消散完毕,同时体变逐渐增大；饱和黏土排水冲击时,冲击阶段产生的体变占冲击引起总体变的39％～49％,冲击后再固结阶段产生的体变占51％～61％；砂土和黏土的总体变均表现为排水冲击明显大于不排水冲击,改善冲击时的排水条件有利于提高加固效果.%Under the triaxial condition, tests of impact and reconsolidation after impact were conducted on saturated sand and clay with the drained and undrained conditions respectively} the dynamic response to impact and behavior of reconsolidation after impact under different drainage conditions for the soils with different penetrability were comparatively investigated. The results showed that the pore water pressure of saturated clay increased with blow number, and then gradually trended to be stable under undrained condition, while it dropped after reaching a peak under drained condition; impact energy had most significant influence on pore water pressure for sand under undrainedcondition; relationship between axial strain and blow number of saturated sand was approximately linear under undrained condition, while it was nearly quadratic for saturated sand under drained condition and saturated clay; pore water pressure immediately decreased to zero for saturated sand during reconsolidation after impact under undrained condition, and volumetric change instantly increased to a certain value; pore water pressurern gradually decreased to zero within a given period for saturated clay during reconsolidation after impact under undrained condition, and volumetric change gradually increased; the volumetric changes of saturated clay during impact were 39%-49% of total volumetric changes, and the volumetric changes during reconsolidation after impact were 51%-61% total volumetric changes for sand and clay under drained condition were larger significantly than that under undrained condition, and improving the drainage condition was favorable to increase reinforcement effect.【期刊名称】《地球科学与环境学报》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】7页(P90-96)【关键词】三轴条件;排水;冲击;孔隙水压力;体变;再固结;砂土;黏土【作者】罗嗣海;傅军健【作者单位】江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000;江西省吉安市公路勘察设计院,江西吉安343000【正文语种】中文【中图分类】TU4110 引言为研究强夯的加固机理和进行强夯的数值分析，前人开展了一些室内冲击试验［1－2］。

不同排水条件下饱和黏土的冲击性状研究邓通发;罗嗣海;傅军健【摘要】为认识不同现场排水条件对强夯加固效果的影响,试验研究了不同排水条件冲击时饱和黏土的动力响应和冲击后再固结性状.试验结果表明,不同的排水条件对冲击时饱和黏土的孔隙水压力、排水、体变、应变和再固结时的体变有重要影响.孔隙水压力、冲击次数和冲击能量三者满足双曲线关系；排水冲击的总体变大于不排水冲击的总体变.为改善排水效果,施工时应设置多条排水路径,同时加大夯击能.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2012(043)020【总页数】5页(P50-54)【关键词】排水条件;冲击作用;饱和黏土;冲击响应;再固结【作者】邓通发;罗嗣海;傅军健【作者单位】吉安市公路勘察设计院,江西吉安343000【正文语种】中文【中图分类】TV223室内冲击试验一直都是研究强夯加固的重要试验手段，它设置简便、操作性强，可以针对不同的土质，很好地模拟现场强夯条件下各种应力施加状况，观察冲击作用过程中试验土的孔隙水压力、应力和体变的变化情况，以便于了解、指导和控制现场强夯施工。

前人在室内冲击试验方面已有一定的研究，如钱家欢开展了侧限条件下的冲击试验，研究了饱和砂土和黏性土受冲击时土中的孔隙水压力和动应力-应变关系［1］;韩文喜研究了三轴条件下饱和砂土冲击时的应力、变形和应力 -应变关系［2-3］;白冰［4-6］、孟庆山［7-9］研究了三轴条件下软黏土在冲击作用下的变形、孔隙水压力、再固结规律和夯后强度特点。

这些研究侧重于建立冲击时的应力-应变关系，为强夯数值分析提供本构关系，且所做实验冲击时的排水阀是关闭的，对于排水条件良好的地基土在强夯作用下的性状未做研究。

本文正是考虑到这点，对饱和黏土在排水与不排水条件下进行冲击试验，并对不同排水条件下的动力响应、冲击后再固结性状和冲击作用产生的总体变进行对比分析，以此来认识不同排水条件下现场强夯对黏土地基的加固作用。

1 试验方法1.1 试验仪器试验采用STSZ-ZD型全自动应变控制三轴仪器并加装冲击装置。

软土具有的性质
软土具有的性质：天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。

软弱土指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。

由软弱土组成的地基称为软弱土地基。

淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，其具有特殊的物理力学性质，从而导致了其特有的工程性质。

软弱土的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。

在外荷载作用下的地基承载力低、地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历时较长。

因为软土的成份主要是由粘土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质。

粘粒的矿物成份为蒙脱石、高岭石和伊利石。

这些矿物晶粒很细，呈薄片状，表面带负电荷，它与周围介质的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，并吸附于表面形成水膜。

在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。

因此，这类土的含水量和孔隙比都比较高。

根据统计，一般含水量为35～80%，孔隙比为1～2。

软土的高含水量和大孔隙比不但反映土中的矿物成份与介质相互作用的性质，同时也反映软土的抗剪强度和压缩性的大小。

含水量愈大，土的抗剪强度愈小，压缩性愈大。

反之，强度愈大，压缩性愈小。

《建筑地基基础设计规范》利用这一特性按含水量确定软土地基的承载力基本值。

许多学者把软土的天然含水量与土的压缩指数建立相关关系，推算土的压缩指数。

由此可见：从软土的天然含水量可以略知其强度和压缩性的大小，欲要改善地基软土的强度和变形特性，那么首先应考虑采用何种地基处理的方法，降低软土的含水量。

不良地基土土的土三相特点
软粘土：软粘土是一种较软的黏性土，其硬度较差，导致地基的稳定性较差。

软粘土的承载能力不足，影响地基的承载性能。

饱和松散砂土：饱和松散砂土的土质疏松，土粒之间不具黏性，密实程度差，结构松散。

这种土质无法保证地基性能的稳定。

膨胀土：膨胀土在一定情况下会发生膨胀现象，可能导致地基出现裂缝，甚至整个地基土崩瓦解。

因此，以膨胀土为主要地基土建造的基础存在安全隐患。

湿陷性黄土：湿陷性黄土具有遇水会发生沉陷的性质，且承载能力在遇水前后相差显著。

这种土质使得以湿陷性黄土为主要地基而建造的基础在稳定性和持久性上存在问题。

杂壤土：杂壤土的成分繁杂，各种类型的土壤混杂其中，彼此之间的性质大不一样，结构松散。

因此，以杂壤土为主要地基而建造的地基显得比较脆弱，工程的安全得不到保障。

饱和黏土性质
简介
饱和黏土是一种常见的土壤类型，其含有足够的水分使其全面
饱和。

本文将介绍饱和黏土的性质，包括物理性质、力学性质和水
力性质。

物理性质
1.饱和黏土的颗粒由粘土矿物组成，粘土颗粒之间存在胶质，
并且粒径较为细小，通常小于0.002毫米。

2.饱和黏土的颜色通常为灰色或褐色，具有一定的塑性和黏性。

3.饱和黏土的含水量较高，导致土壤颗粒之间存在一定的间隙，形成孔隙结构。

力学性质
1.由于饱和黏土的粒径较小且含水量较高，其黏聚力和内摩擦
角较低。

因此，饱和黏土的抗剪强度较低。

2.饱和黏土的可塑性较好，易于变形，特别是在加载时会发生
显著的体积变化。

这使得其在工程中具有一定的挑战。

3.饱和黏土的固结性较强，即在加载过程中会发生体积变化并逐渐达到较稳定的状态。

这对于土壤工程设计和施工具有重要的影响。

水力性质
1.饱和黏土的渗透性较低，即水分流动速度较慢。

这是因为土壤中的粘土颗粒具有吸附水分的能力。

2.饱和黏土的膨胀性较强，当遇到干燥和湿润交替的环境时，土壤容易发生体积膨胀和收缩，导致不均匀沉降或破坏。

结论
饱和黏土具有一系列独特的性质，包括物理性质、力学性质和水力性质。

了解这些性质对于土壤工程设计和施工非常重要，以确保工程的安全和可靠性。

以上是对饱和黏土性质的简介，希望能为相关领域的研究者和工程师提供一些参考。