饱和软粘土的循环蠕变特性

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。

循环荷载作用下超固结软黏土变形特性试验研究刘国清;曾芳金;郭林;郑敏【摘要】Cyclic triaxial tests were conducted on Wenzhou soft clay under different overconsolidation ratio (OCR) through GDS dynamic triaxial apparatus to study the effects of OCR on the strain development, stress-strain hysteresis loop and permanent strain prediction equation. Test results show that: under the same cyclic stress ratio (CSR), the aixial strain deceases with the increase of OCR, and the CSR needed to reach failure tends to decrease with the increase of OCR. With the increase of OCR, the stress-strain relation gradually translates from visco -elastic to nearly elastic because larger confining pressure is subjected for overconsolidated clay. A new permanent strain prediction equation is established based on the test results. The physical meaning and determination methods the equation parameters are discussed in the research.%利用GDS振动三轴仪对温州饱和软黏土在不同超固结比下进行了循环加载试验，研究了超固结比对温州饱和软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线特征、累积应变预测方程等的影响。

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2期岩石力学与工程学报V ol.27 No.2 2008年2月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2008循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究王军1，蔡袁强1，2(1. 温州大学 建筑与土木工程学院，浙江 温州 325035；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江杭州 310027)摘要：通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验，研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。

试验结果表明，随着累积塑性应变的增加，软化指数减小；在循环初期，软化指数衰减缓慢；随着累积塑性应变的逐渐增加，软化指数衰减显著，但当累积塑性应变达到一定时，软化指数未见明显衰减。

随着循环应力比的增加，累积塑性应变增长加快，软化指数与累积塑性应变关系曲线显著右移；当振动频率较低时，随着振动频率增加，软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐左移；但当振动频率较高时，不同振动频率下软化指数与累积塑性应变关系曲线近似重合。

随着超固结比的增加，曲线左移，软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐向右、向上移动。

在试验的基础上通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化，建立饱和软黏土累积塑性应变模型。

通过将该模型引入到修正的Iwan模型，并对饱和软黏土的应力–应变关系进行描述，并得到了与实测值较吻合的结果，从而也证明所提出累积塑性应变模型的合理性。

关键词：土力学；应变软化；循环荷载；累积塑性应变；各向异性固结中图分类号：TU 44 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)02–331–08 STUDY ON ACCUMULATIVE PLASTIC STRAIN MODEL OF SOFT CLAYUNDER CYCLIC LOADINGWANG Jun1，CAI Yuanqiang1，2(1. College of Architecture and Civil Engineering，Wenzhou University，Wenzhou，Zhejiang325035，China；2. Institute of Geotechnical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang310027，China)Abstract：The effects of accumulative plastic strain on degradation characteristics of Hangzhou saturated soft clay subjected to undrained cyclic triaxial loading are investigated at different cyclic stress ratios，overconsolidation ratios(OCRs)，frequencies of cyclic loading and consolidation ratios. It is observed that the degradation index is reduced with increase of accumulative plastic strain. The degradation index decreases slightly at the beginning of cyclic loading；and then the degradation index increases greatly as the strain increases. However，when the strain increases further，the degradation index changes a little. The plastic strain accumulates significantly and the relationship curves of the accumulative plastic strain and degradation index move right as the cyclic ratio increases. At a lower frequency，the curves move left with the increase of frequency. However，at a higher frequency，the effects of frequency on the relationship curves are less distinct. The curves move left as the OCR increases. The curves move upright with the increase of consolidation ratio. Based on the test results，an empirical accumulative plastic strain model is proposed by introducing a comprehensive impact parameter. The model is further introduced into modified Iwan model to describe the stress-strain relationship of soft clay. The comparison of simulation results with test data shows the proposed model is reasonable.收稿日期：2007–07–24；修回日期：2007–11–27基金项目：国家自然科学基金资助项目(50478081，50778136)作者简介：王军(1980–)，男，博士，2002年毕业于江西理工大学环境与建筑工程学院土木工程专业，现任讲师，主要从事土动力学方面的教学与研究工作。

Coupling effects of cyclic deviator stress and cyclic confining pressure on deformation behaviour of saturated clay
SUN Lei1, WANG Jun2, GU Chuan2, GUO Lin2
Abstract: A series of partially drained cyclic triaxial tests under coupling of cyclic deviator and cyclic confining pressure are performed on typical Wenzhou soft clay by using GDS cyclic triaxial apparatus. The coupling effects of cyclic deviator and cyclic confining pressure on the partially drained cumulative plastic strain of saturated clay are studied. The experimental results show that under partially drained condition, compared to that of the conventional CCP tests, coupling of cyclic deviator stress and cyclic confining pressure expedites the accumulation of cumulative plastic strain with the increase of confining pressure amplitude, and the increase of the ratio of cyclic confining pressure to cyclic deviator stress of 2/3 will induce an increment of 32% in the cumulative plastic strain. On the basis of the experimental results obtained, an empirical formula incorporating the coupling effect of cyclic deviator stress and variable confining pressure is proposed to estimate the cumulative plastic strain in the partially drained cyclic tests. Key words: dynamic triaxial test; cyclic confining pressure; partial drainage; permanent axial strain

ｔｍｅ ， ｈ ｏ ｄ ｎ ｒ ｑ ｅ ｃ ｔ ｅ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｓ ｒ ｓ ， ｉ ｓ ｔ ｅ ｌａ ｉ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ，ｈ ｍｐ ｉ ｄ ｆｄ ｎ ｍｉ ｔｅ ｓ ｔ
ａ ｄ ｍｅ ｎ ｅ ａ ｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｈ ｒ ｎ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｏ ｅ ｆ ｃ ｏ ｎ ｈ ｔ ｅ ．Ｔｈ ｏ ｅ
Ｙ Ｃ ｕ ｉｇ 一． ＡＮＧ ｉｕ － Ｌ ＵＳ ａ３ ＡＭ ｈ ｎｌ Ｔ ｎ Ｙ ｑ ｎ 一． Ｉ ｈ
（ Ｋｅ ａ ｏ ａｏ ｙ ｏ ｏｅ ｈ ｃｌａ ｄ Ｕｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｇｎ ｅ ｉｇ ｏ １． ｙ Ｌ ｂ ｒｔ ｒ ｆＧｅ ｔｃ ｎｉａ ｎ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｆ
第３ ９卷第 ７ 期
２１１年 ７Ｊ （ １ １ ｝
同 济 大 学 学 报（ 然 科 学 版 ） 自
Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ Ｏ Ｇ Ｉ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ Ｎ ， Ｏ Ｒ Ａ ＦＴ Ｎ Ｊ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ （ Ａ ｎｍＡ ，Ｃ Ｅ Ｃ ） ＩＳ ＩＮ Ｅ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ７ １３ ．
次数的交互作用可 以忽 略 ， 此研究成果 对地 铁隧道设 计； 变形特性 ； 土动力试验 ；饱和软黏土
中图 分 类 号 ：Ｔ １ ． Ｕ ４１８ 文献标识码 ： Ａ
近年来 ， 国地 铁运输 系统 发展 迅 猛 ， 同 时 引 我 但 其 以地 铁 运 行诱 Ａ ｃ ｍ ｕａ ｉｅ ｃ ｕ ｌｔ Ｄｅｏ ｍａ ｉｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｆ 起 的工程 环境 问题也 越 发 明显 ， 中 ， ｖ ｆ ｒ ｔ Ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｏ ｏ ｃ
ｍａ ｈ ｍａ ｉ １ ｔ ｔ ｔ ｓ ａ ｐ ｏ ｃ Ｓ ｅ ｔ ｂｉｈ ｄ ａ ｄ ｉ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ ｔ ａ ｉ ｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｉ ｓ ｌ ｅ ｎ Ｓ ｓ ｄ ｔ ａ ｃ ｓ ｓｃ ａ ｓ

• 3346 •
岩yclic stress，the sample of saturated soft clay fails rapidly. When the sample fails，the pore pressure can not achieve the value of confining pressure，only 60%–70% of the confining pressure. These conclusions are helpful for analyzing the settlement of saturated soft foundation under traffic loading. Key words：soil mechanics；uniaxial cyclic loade；saturated soft clay；critical cyclic stress ratio；accumulative axial strain；pore pressure 环荷载，既不同于静荷载，也不同于地震作用。然
长期以来，国内外学者对土体动力特性的研究 大多集中在由地震作用所引起的土的变形性状问题 上，试验所采用的循环荷载根据地震作用的特点进 行简化。然而随着交通事业的迅猛发展，近年来沿 海经济较发达的地区兴建大量的高速公路、铁路和 地铁，交通荷载所引起的软土地基沉降越来越受 到人们的重视。诸多观测结果表明，运营后产生 沉陷的地方主要为对循环振动荷载反应敏感的粉 土、粉质黏土、淤泥质黏土、淤泥等软土沉积区 域[1-2]。 目前，国内外不少学者对循环荷载作用下软黏 土的性状进行了研究：H. Fujiwara 等[3]对重塑饱和 黏土进行研究后得出，黏土的沉降与荷载大小、加 载历时、荷载增量和加载次数有关；A. Sakai 等[4] 研究了交通荷载作用下地基土在不同排水条件下的 动力性状；周 建和龚晓南[5]在循环三轴试验的基础 上得到了循环加载下孔压与循环应力比之间的关 系，并运用数值计算方法对上海地铁一号线某区段 的沉降进行了预测；蒋 军和陈龙珠 对浙江萧山软 黏土进行了长期循环荷载作用的试验研究，得出一 些有益的结论；朱登峰等 对上海淤泥质饱和黏土在 长期循环荷载作用下的变形特性进行了试验研究， 认为饱和黏土的循环应变具有明显的蠕变阶段；唐 益群等 通过对南京地铁三山街站隧道周围淤泥 质粉质黏土进行应力控制的循环三轴试验，研究 了列车循环荷载作用下淤泥质粉质黏土的动应变 发展情况。 珠江三角洲地处我国东南沿海，深厚软黏土层 分布广泛。饱和软黏土一般具有高含水率、大孔隙 比、低强度、高压缩性、高灵敏度和流变显著等特 点。建设在软基上的高速公路，运营一段时间后， 普遍出现了不同程度的沉降，影响高速公路的正常 使用。因此，研究在交通荷载作用下软土的动力响 应具有重大的意义。 交通工具运行时的振动荷载作为一种特殊的循

天津滨海软黏土蠕变特性及其经验模型研究王元战;董焱赫【摘要】Based on the indoor triaxial creep tests, the nonlinear creep properties of the remoulded saturated soft clay in coastal area of Tianjin were analyzed. The creep tests were carried out by the step loading method, and the creep curves of the soft clay under different stress states were got by processing the measured data by Mr. Chen′s method. In addition, Singh-Mitchell model and Mesri model were respectively used to fit the test curves which are the stress-strain isochronal curves and strain-time curves. Combining with the fitting results and the creep proper-ties of the coastal clay, a piecewise fitting Mesri model was put forward. In the early stage of the creep, the hyperbol-ic function was taken to describe the stress-strain relationship, and the power function was used to describe the strain-time relationship. In the late stage of the creep, two different kinds of hyperbolic functions were respectively used to matching the stress-strain relationship and the strain-time relationship. The intersection of the fitted curves was taken as the cut-off point. Compared with Singh-Mitchell and Mesri model, this model is more suitable to reflect the attenuation and stable state of the creep characteristics. The test data of two kinds of typical undisturbed clay in Tianjin which are muddy clay and silt clay were taken to verify this model. The fitting results were good. So a non-linear creep model which is suitable for the soft clay in the coastal area of Tianjin is established.%在室内三轴蠕变试验的基础上，分析了天津滨海地区重塑饱和软黏土的非线性蠕变特性。

４ ９
Ｈ２ －Ｋ模型是 由一个胡克体 （ Ｈ体） 和两个开尔文体 （ Ｋ体） 串联而成 ， 见图 ２ 。在常应力 ＝ 。 作用
下， ２ Ｈ．Ｋ模 型一 维蠕 变方 程为 （ ）＝ Ｏ ／ ０十 ｏ １一ｅ ｐ 一Ｅ ｔｒ ） ／ １＋ ｏ １一ｅ ｐ 一Ｅ ｔｒ ） ／ ２ ｔ －Ｅ ［ ｏ ｘ （ １ ｌ ］Ｅ ［ ／１ ｘ （ ２ Ｉ ］ Ｅ ／２ （） ２
２ １ 一 维蠕变 方程 的建 立 ． ２ １ １ Ｂ ｒｅ 模 型 ． ． ｕｇｒ ｓ Ｂ ｒｅｓ 型也 叫 Ｍ— ｕｇｒ 模 Ｋ模 型 ， 由～ 个 马克 斯 威 尔 体 （ 体 ） 是 Ｍ
ｌ
和一 个开 尔文体 （ Ｋ体 ） 串联 而成 ， 图 模
由于 Ｂ ｒｅ 模型能反映土体在经过第一阶段蠕变以后进入第二阶段蠕变的情况 ， － ｕｇｒ ｓ Ｈ２ Ｋ模型则能反 映 土样在 第一 蠕变 阶段就 趋 于稳定 的情况 ］ 。因此 ， 取 Ｂ ｒｅｓ 选 ｕｇｒ本构 模 型和 Ｈ２ ．Ｋ模 型来模拟 土样 的蠕
变 特性 。
２ 三 维 状 态 下 应 力－ 变 方 程 的 建 立 应
因 ， 用文献 ［ ］ 采 ５ 的假 定 ， 一 维 状 态 下 的应 力一 变 蠕 变 方 从 应 程 导 出三维状 态 下 的蠕 变方 程 。
ｌ
叩２
图 ２ Ｈ＿Ｋ 模 型 ２
在 多维状 态 下 ， 变本 构方 程 可 以利用 一 维 模 型 ， 用 类 比的方 法 直 接 导 出。从 一 维 模 型 变 换 到 三 蠕 采
第２卷 第４ ２ 期
石 家庄铁 道 学院 学报 （自然科 学版 ）
Ｖ ．２ ｏ ｏ２ ． １ Ｎ ４
２ ９ ２ ＪＵ ＮＬ Ｆ Ｈ Ｉ Ｈ Ａ Ｇ ＡＬ Ａ ＳＩ Ｔ Ｎ ＴＲ Ｌ Ｃ ＮＥ Ｄ ２ ９ ０ 年１月 Ｏ ＲＡ ＩＡ Ｕ Ｎ Ｉ ＹＩ Ｔ ＵＥ（ＡＵＡ Ｉ Ｃ ） 。 ０ ０ Ｏ Ｓ ＪＺ Ｒ Ｗ Ｎ Ｔ ＳＥ ．０

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。

2013/10/10 17
长期荷载下饱和软粘土蠕变特性的研究
难点
试验难点
重塑土样的制备要保持应有的含水率，调配难度较大，由于颗粒 和结构性较原状土差异较大，试验结果可能会有一定偏差。 实验室尚未进行过动蠕变试验，试验过程中可能遇到的未知情况较多 如果考虑完成全部工况，工作量较大，工期很紧。
理论难点
2013/10/10 11
长期荷载下饱和软粘土蠕变特性的研究
研究现状
2、尚需解决的问题
在对国内外研究现状进行系统地学习后，得到了尚需研究的问题：
1、关于软粘土累积变形的计算模型都没有考虑到软粘土的蠕变 特性，为了能合理地预测软土地基的长期沉降，所建立的循环累积变 形计算模型应能耦合软粘土的蠕变特性。 2、关于静蠕变和循环蠕变系统对比的试验研究开展得较少。 3、目前已有的长期循环荷载下饱和软粘土应变速率状态方程还 没有经过更多的验证，且该方程均以路基工程为背景，是否适用于近 海工程尚需研究。 4、目前关于长期荷载下饱和软土蠕变特性的数值分析较少。
2013/10/10
10
长期荷载下饱和软粘土蠕变特性的研究
研究现状
2、国内研究现状（本构模型研究）
2006年黄茂松（同济大学）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，基于 临界状态土力学理论，引入了相对偏应力水平参数，得出了反映饱和软 粘土累计应变的公式。
2013/10/10
4
长期荷载下饱和软粘土蠕变特性的研究
背景及研究意义
1、选题背景和研究意义
软粘土一般具有指含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、 渗透性低、灵敏度高的特点，是一种黏弹塑性体。在长期荷载作用 下，软粘土的蠕变问题更加突出，具有较高的研究价值。

单向循环荷载作用下饱和重塑红黏土的动力特性饱和重塑红黏土是一种常见的土壤类型，广泛存在于我国的土壤地质环境中。

在土木工程中，饱和重塑红黏土的动力特性对工程设计和施工具有重要影响。

特别是在单向循环荷载作用下，红黏土的动力特性更加复杂和关键。

本文将探讨单向循环荷载作用下饱和重塑红黏土的动力特性及其影响因素，为工程实践提供参考和指导。

一、饱和重塑红黏土的基本特性饱和重塑红黏土是一种由细颗粒土壤组成的黏性土壤，其主要成分包括粘土、泥、砂等。

它具有较强的黏结性和塑性，易于受到外部荷载的影响而发生变形和变质。

在饱和状态下，红黏土的动力特性表现出更加显著的特点，特别是在单向循环荷载的作用下，其动力响应更加复杂和敏感。

二、单向循环荷载作用下的动力特性1. 动力特性的变化规律在单向循环荷载的作用下，饱和重塑红黏土的动力特性表现出明显的变化规律。

首先是土壤的变形特性，单向循环荷载会导致土壤的压缩变形和剪切变形，特别是在静动力荷载相互作用下，土壤的变形更加复杂和多样化。

其次是土壤的抗剪特性，单向循环荷载会导致土壤的抗剪强度发生变化，特别是在多次荷载作用下，土壤的抗剪特性呈现出明显的非线性。

2. 动力响应的影响因素单向循环荷载作用下，饱和重塑红黏土的动力响应受到多种因素的影响。

首先是荷载的大小和频率，不同大小和频率的荷载会导致不同程度的土壤变形和破坏。

其次是土壤的含水量和密实度，不同含水量和密实度的土壤对荷载的响应也会有所不同。

土壤的孔隙结构、粒径分布、黏粒含量等因素也会对动力响应产生影响。

三、工程实践中的应用与展望在工程实践中，需要深入研究饱和重塑红黏土在单向循环荷载作用下的动力特性，以指导工程设计和施工。

首先是加强对土壤的动力响应进行监测和分析，及时掌握土壤的变形和抗剪特性。

其次是开展合理的工程控制和处理措施，通过增加地基加固、减小荷载频率、提高土壤的含水量等手段来减轻土壤的动力响应，保证工程的安全可靠性。

在未来的研究中，可以着重开展饱和重塑红黏土的动力特性的数值模拟和试验研究，探讨其在单向循环荷载下的微观机理和宏观规律。

kPa 时，应变变形加速，变形增量超过前几级偏应 力所产生的变形增量之和，表明试验土样蠕变破坏， 与试验结果相符，这是其内部微结构在受力状态下 自调整、自适应变化所导致的宏观变形破坏效应， 而排水条件的曲线则有衰减蠕变阶段与稳定蠕变阶 段，且较长时间内连续性较好。由于排水条件下土 样变形包括固结与蠕变变形，土样在排水作用下密 实度增加了，试验结束后并未出现不排水条件下那 样的明显破坏。对于排水与不排水条件下的土体蠕 变变形描述，朱鸿鹄等[5]已建立起考虑不同排水条 件的软土蠕变 Singh-Mitchell 模型，经验模型参数 简单易行，可以借鉴。
土特性进行了分析；Callisto L 等[2]、曾玲玲等[3]研 究了不同应力路径下土体力学特性；王常明等[4]分 析了不同围压、不同偏应力条件下营口软土的蠕变 特性并提出蠕变模型；朱鸿鹄等[5]对比分析了排水 和不排水条件下软土的蠕变特性，并建立了不同排 水条件的 Singh-Mitchell 蠕变模型；Hicher 等[6]对各 向同性三轴固结试验、单轴固结试验、三轴排水剪 切试验下的土团粒大小、形状变化及团粒单元的定 向分布进行了微观分析；王国欣等[7]通过单向压缩 试验、直剪试验、三轴固结不排水剪切试验，对软
收稿日期：2009-11-24 基金项目：国家自然科学基金项目（No. 40572153）。 第一作者简介：李军霞，女，1982 年生，博士研究生，主要从事岩土力学、工程地质方面的研究。E-mail: lijx6study@ 通讯作者：王常明，男，1966 年生，教授，博士生导师，主要从事地质工程、岩土工程方面的教学与研究工作。E-mail:wangcm@
LI Jun-xia，WANG Chang-ming，ZHANG Xian-wei
（College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China）

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。

长期循环荷载下考虑蠕变特性的饱和软粘土累积变形研究软粘土广泛分布在我国沿海地区,具有压缩性大、天然含水量高、强度低、蠕变特性显著等特点。

近年来在这些软粘土上兴建了大量的码头、防波堤等近海港工结构。

这些结构在受到装卸运输机械流动荷载、波浪循环荷载等长期动力荷载作用时,地基土体会产生不同程度的沉降。

国内外很多学者对循环荷载作用下软粘土的长期变形进行了研究,取得了大量理论成果,其中一些成果也被应用到实际工程中。

但是大型结构物地基沉降、稳定性等问题较为复杂,很难直接求出解析解。

本文建立了一种适用于工程实际的考虑蠕变特性的累积塑性应变经验模型,通过对有限元软件ABAQUS进行二次开发,实现了长期循环荷载作用下考虑蠕变特性的软土地基累积变形的数值计算,使其能在一定程度上克服室内试验的局限性,为复杂实际工程中土体蠕变变形计算提供一定的借鉴与参考。

本文首先基于长期循环荷载作用下饱和软粘土蠕变试验的试验结果,分析了不同静偏应力、循环动应力组合影响下饱和软粘土的累积变形规律,建立了一种适用于工程实际的考虑蠕变特性的累积塑性应变经验模型。

然后通过用户子程序CREEP和USDFLD对有限元软件ABAQUS进行二次开发,将累积塑性应变经验模型模型嵌入数值模型中,建立了一个长期循环荷载下计算软粘土累积变形的有限元程序。

运用所建立的有限元模型,对三轴循环蠕变试验进行数值模拟,分析了不同静偏应力和循环动应力组合影响下软粘土累积变形规律,与实验结果进行对比分析,验证了该数值模型的可靠性。

在上述研究基础上,针对半圆型防波堤和沉箱式防波堤结构,建立了波浪循环荷载作用下考虑蠕变效应的拟静力有限元分析模型,分析了防波堤地基土体的变形规律。

对实际工程的不同加载情况下的波浪力大小、基床底宽、箱内填砂量、软粘土换填厚度等不同影响因素进行了敏感性分析。

并通过与未考虑软粘土蠕变影响的情况进行了对比,发现软粘土循环蠕变效应对地基沉降的影响较为显著。