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

饱 和 软粘 土 地 基 的 动 力 响 应 及 震 陷 变 形 。
关键 词
损伤 累积塑性偏应变
弹塑性
多屈 服面模型
中图法分类号
Ｔ ４ ３ 文献标识码 Ｕ １．： １
Ａ
Ｔ ｐｅ ｉｔ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ｏ ｍａｅ ａｓ ｏ ｒｄｃ ｔ ｅ ｙ ａ ｃ ｅｐ ｎ ｅ ｆ ｔｒ ｌ ｉ ｕ ｄ ｒｃ ｃｉ ｏ ｄｎ ，１ ａ ｅ ｔｎ ｅ ｈ ｏｍｕａｉｎ ｎ ｅ ｙ ｌ ｌａ ｉｇ ｗ ｎ ｃ ｘｅ ｄ ｄ ｔｅｆｒ ｌｔ ｏ ｏ ｈ ｌｓｉａ ｎ ｒｍｅ ｔｌ ｔｅ ｒ ｆ ｐａ ｔ ｉ ｎ ｆ ｔｅ ｃａ ｓ ｌ ｉｃ ｅ ｎ ａ ｈ ｏｙ ｏ ｌｓｉ ｔ ａ ｄ ｃ ｃｙ ａｓ ｍｅ ｗ ｒ ｈ ｒ ｅ ｉｇ ｅ ａ ｉｕ ａ ｄ ａ ｏ — ｓｕ ｄ ｏｋ ａｄ ｎｎ ｂ ｈ ｖｏ ｒ ｎ ｎ ｎ — ａｓ ｃａｅ ｏ ｒｌ ． Ｉ ｓｅ ｄ ｏ ｓｎ ｉｇｅ ｆ ｗ ｓｏ ｉｔｄ ｆ ｗ ｕｅ ｎ ｔａ ｆｕ ｉｇ ａ ｓｎ ｌ ｏ ｌ ｌ ｓ ｒａ ｅ ｅｐ ｓｕａｅ ｅ ｅ ｆｎ ｓｅ ｏ ｕｆ ｃ ｓ ｕｆｃ ，ｈ ｏ ｔｌｔｄ ａ ｓｒ ｓｏ ｅ ｔｄ ｆ ｗ ｓ ｒａ ｅ ｉ ｌ ｗ ｔ ｅ ｃ ｓ ｒ ｃ ｔａ ｓａｉｇ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎｌ ｉ ａ ｉ ｈ ａ ｈ ｕｆ ｅ ｒ ｎｌｔ ｉ ｄ ｐ ｎ ｅ ｔ ａ ｎ ｙ ｎ
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通 的快速 发展 ， 其环境造成 了一些不容忽视 的影响 。
土 样 含 水 量 天 然密 度 比重 液 限 塑 限 孔 隙 比
／ ％ ｇ ／ ｃ ｍ－ ３ ／ ％ ／ ％
粉 质 粘 土 ２ ５ ． ６ ７
１ ． ９ ６
２ ． ７ ３ ３ ４ ． ６ １ ９ ． ３ ０ ． ７ ５
（ ２ ） 加 荷方 式 列 车 荷 载 作 为 一 种 特 殊 的 循 环 荷 载 ， 既 不
同于 静 荷 载 ， 也 不 同于 地 震荷 载 ， 它 在 路 基 中产 生 的 动 应 力 波 形 并 非 规 则 的双 向对 称 正 弦 波 ， 而 是 长 时 间往 复 施 加 的 循 环 荷 载 是 一 种 单 向 脉
通 过 图 ２可 知 ， 在 围压 为 ２ ０ ０ ｋ Ｐ ａ ， 固结 比分 别 为 １ ． ０ ５ 、 １ ． ２ ５ 、 １ ． ５ ０三种 应 力状态 时 ， 将 孔压 变化 进 行 归一 化 ， 孔压 比随振 次 的变 化 规律基 本 一致 ， 试
验 结 验结 状 样
。
考 虑 剑试
于是， 深 入研 究粘 土 的动力特 性 、 变 形和 破坏机 理 ， 分 析地 铁 运 营 时产生 的振动 对 其线 路本 身 及周 围
环 境 的影 响 ， 不仅可 指 导地铁 工程 的设计 施工 、 地 铁沉 降 的准确预 测评 价及采 取有效 的防治措施 等 ，
冲 。 此 循 环 荷 载 只 是 引起 路 基 的 循 环 压 缩 （ 无 拉伸 ） ， 故本试 验选 用经修 正的正弦波 ， 波 形 如
下孔压 的主要影 响 因素 为 ： 围压 、 循 环振 次 、 超 固结 比、 动 应力 比、 振动 频率 等 。考虑 到试 验 的具 体条 件、 粘 土动 孔压 的滞 后现 象及各 影 响 因素 的影 响程

四、结论
四、结论
高应力软岩公路隧道大变形是一个复杂的问题，涉及地质环境、施工过程和 运营管理等多个方面。为了有效控制这种变形，需要在工程设计和施工过程中采 取一系列有针对性的措施。这些措施包括合理选择施工方法、强化初期支护、监 控量测与信息反
四、结论
馈以及二次衬砌和加固措施等。通过这些措施的实施，可以大大降低高应力 软岩公路隧道大变形的风险，提高隧道的稳定性和安全性。
二、大梁隧道软岩大变形的支护方案
5、加强监测和信息反馈：在隧道施工过程中，应加强监测和信息反馈工作。 通过实时监测软岩的变形情况，及时调整支护方案和施工方法，确保隧道的施工 安全和质量。
三、结论
三、结论
大梁隧道软岩大变形是一种常见的地质灾害现象，对隧道的安全性和稳定性 产生极大的影响。因此，研究大梁隧道软岩大变形的特征及支护方案具有重要的 现实意义。在隧道施工过程中，应加强地质勘察、选择合适的施工方法、及时加 强支护、优化设
三、高应力软岩公路隧道大变形 的工程应用研究
三、高应力软岩公路隧道大变形的工程应用研究
1、合理选择施工方法：针对高应力软岩的特性，应采用合适的施工方法，如 台阶法、环形开挖法等，以减少对围岩的扰动，控制隧道的变形。
三、高应力软岩公路隧道大变形的工程应用研究
2、强化初期支护：初期支护是防止隧道变形的重要措施，应确保其及时施作， 并具有良好的刚度和稳定性。同时，针对软岩的特性，可采用喷射混凝土、钢拱 架等加强支护。
一、大梁隧道软岩大变形的特征
一、大梁隧道软岩大变形的特征
1、地质条件复杂：大梁隧道位于山地区，其地质条件复杂，包括地层、断层、 节理等。这些地质构造对隧道施工产生极大的影响，尤其是软岩大变形的情况。
一、大梁隧道软岩大变形的特征

时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结特性研究
王立安;余云燕;孙建忠;陈辉
【期刊名称】《力学学报》
【年(卷),期】2024(56)3
【摘要】基于Biot多孔介质理论,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,引入斜坡、三角形和梯形载荷的时空域解析函数,构建时变载荷作用下饱和黏土地基的三维轴对称固结模型.采用Hankel–Laplace联合变换和张量运算推导控制方程的变换域解析解,利用数值反演得出时空域解.通过算例分析,对模型和计算方法的有效性进行验证,并研究了3种时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结行为和参数影响规律.结果表明,饱和黏土的次固结沉降更为显著.土骨架流变性对孔隙水渗透具有抑制作用,使土体在主固结阶段沉降速率减缓,次固结阶段沉降速率加快,而且长期沉降量增大.加载速率越大,孔隙压力峰值越大.卸载阶段土体发生变形恢复,土骨架弹性扩张产生负孔压,卸载速率越大,产生的负孔压越大.土骨架流变性越强,变形恢复量越小,产生的负孔压也越小.载荷类型和加载路径主要影响固结过程中位移和孔压随时间的变化形态,而土骨架流变性影响土体的长期沉降量.
【总页数】9页(P682-690)
【作者】王立安;余云燕;孙建忠;陈辉
【作者单位】兰州交通大学铁道技术学院;兰州交通大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU470
【相关文献】
1.超固结比影响下饱和黏土力学特性试验研究
2.饱和软黏土不同固结程度下的抗剪强度特性研究
3.变荷载作用下轴对称饱和半空间均质地基Biot固结分析
4.超固结度对超固结饱和黏土不排水蠕变特性的影响研究
5.间歇性变围压循环荷载作用下饱和软黏土变形特性
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第３ ７卷
第 ５期
西
南
交
通
大
学
学
报
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ ５ １３ ． ０ｃ ．２ ０ ｔ ０２
２０ ０ ２年 １ ０月
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防洪堤稳定性的研究周建1，余嘉澍2(1.浙江大学岩土工程研究所；2.浙江省水利水电勘测设计院)摘要：首先对防洪堤浸润线以上土体进行了不同浸泡时间的浸泡试验，试验结果表明，土体的凝聚力随浸泡时间的增长大幅度下降，浸泡5d后土体的凝聚力将下降71.8%，但浸泡不改变土体摩擦角的大小。

通过等效超固结比(循环前后土体平均有效应力的比值)的概念，研究了动水作用下土体强度的循环弱化，为综合考虑动水循环荷载及浸泡作用对防洪堤稳定的影响，用简化毕肖普法对防洪堤稳定进行了计算，结果表明只考虑波浪(潮汐)作用，防洪堤的安全系数降低幅度不大，但同时考虑浸泡作用，特别是长时间浸泡后，防洪堤的安全系数降低最大可达20%。

关键词：浸泡试验；波浪作用；强度降低；稳定分析作者简介：周建(1970-)，女，湖北浠水人，浙江大学岩土工程研究所副教授、博士，主要从事软粘土动力学特性、软土地基处理等方面研究。

1 概述目前在计算分析防洪堤沉降和稳定时，未能考虑波浪(潮汐)等动水荷载作用下地基土体特性的变化情况。

动水作用与静水作用截然不同，除了荷载本身类型不同外，最主要的差别是在周期动荷载作用下，土体会产生软化，这种软化将使防洪堤地基土体和堤身材料的强度降低，导致防洪堤产生较大的沉降，影响其稳定性；此外洪水期间防洪堤正常水位以上土体受洪水浸泡，其土体强度也将明显下降，所以在进行防洪堤稳定分析时必须考虑这些因素的作用，下面将结合临海城防工程对这些问题进行一些探讨。

临海城防江北防洪堤土堤段(BD1+332～BD1+936.878)位于灵江一桥至灵江二桥段，地势开阔。

土堤顶宽6m，高约7m，内外边坡分别为1：2.5～1：3，结合环境美化，按原状地形增设平台，其中外坡自平台至坡脚采用细石混凝土灌砌块石护坡并另设混凝土大方脚固基。

堤身内土料自外至内大体分为3个区填筑，中部心墙采用粘性土回填并分层夯实，渗透系数K<1×10-5cm/s。

１ ０
１４ ０
图 ３ 不 同 频率 下的 沉 降 量 与 加 荷 周 数 关 系 曲 线 图（） １
４ ５
４ ０ ３ ５
２ ５ ２ ０
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１４ ０
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图 １ 循 环 应 力 比对 沉 降 量 的 影 响 图
环加载 。加载为 英 国 Ｇ Ｓ公 司生 产 的液 压式 循 环加 Ｄ 载设备 。在饱和软基 内埋设土压力盒和孔压计 。
３ 试 验 结 果 与分 析 ３ １ 循 环 应 力 比 的影 响 ．
・
２ ８・
全国中文核心期刊
路基工程
２０ ０ ８年第 ６期 （ 总第 １１期 ） ４
交通荷 载下软 土地基沉 降模 型试验研究 水
刘 胜群
摘 要
郑
晓
江西赣州 ３ １０ ） ４ ００
（ 江西理工大学经济管理学院
采 用液压式循环加载 系统模拟 交通荷载 的作 用，对饱和软粘土地基的 变形性状进行 了室
２ ５
象 。从 图 ４看出 ，当频率为 ０ ０ ｚ ０ １Ｈ 时 ，随 ． １Ｈ 和 ． ｚ 着加荷次数 的增加 ，软基 的沉降量迅速 增大 ；当频率
｛
８ｚ Ｈ
囊
，
／ ／
大于 １Ｈ 时 ，频率 对沉 降 一加荷 周数 关 系曲线 的影 ｚ
响逐渐减 弱 ，需 要较 大 的荷 载 作 用次 数 土样 才 会破 坏 。从 图 ５也 可发现 类似规 律 。从 图 ３ 、图 ４和 图 ５ 荷载作用下 曲线 出现转折点所需要 的荷载作 用次数逐

４１ 潮汐作 用 下土体 内孔隙水 压 力数值 模拟 变化 ．
４１ 数 学模 型 的建立 ．１ ．
软土地基沉降 、 堤基土体 固结 、 孔隙水 的渗透三者密不可分 ， 隙水的排 出， 孔 超静孑压消散引起 土体 固 Ｌ
结 ， 而导 致地 基沉 降 。 进 因此 ， 力学 本 质上 来说 ， 堤 的 固结 、 降 、 从 海 沉 渗流 应属 于流 固耦 合分 析 理论 范 畴 。 本 次模 拟 由于试 验 点 附近受 风浪影 响较 小 ， 为了简 化计算 ， 考虑水 位 上升 和下 降产生 的静水 压力 变化 带来 的 仅
结变形特性研究 中， 利用有限元数学模型计算的方法分析了潮汐 、 反压护道等对淤泥路基排水 固结过程的显 著影响。 李树华＿ 总结了国外研究波浪、 ２ ］ 潮汐 、 泥沙问题的数学模型， 探究三者之间的关系。 另外 ， 一些学者认 为可以将潮汐的变化作用 ， 看做是周期荷载或者循环荷载来研究。 潮汐作用等 同于周期荷载或循环荷载机 理 ， 于 周期 荷 载 白冰 、 健 ＿］ 对 周 ３的周期 荷 载作 用 下 粘性 土 变 形及 强 度 特性 述 评 中曾 总结 了国 内外 的研 究 现
第３ ３卷第 ３期
２１ 年 ６月 ０２
水
道
港 口
Ｖｏ．３ Ｎｏ３ １ ３ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｅ ｗａ ｎ ｒ ｏ ｏ ｒ ａ ｏ Ｗ ｔ ｒ ｙ ａ ｄ Ｈａ ｂ ｒ
Ｊｎ ２ １ ｕ． ０２
潮 作 下 和 粘 地 孔 水 力 化 律 究 汐 用 饱 软 土 基 隙 压 变 规 研
１ 潮 汐变 化 原 理 、 同周 期 荷 载 或 循 环 荷 载 机 理 等
潮 汐现 象是 指在 引潮 力作 用下 海水所 产 生 的周期性 运 动 。 由于海 水 的涨潮 和落 潮 ， 于滨海 地 区沿海 淤 对 泥质滩 面来 说 ， 以看 作海 水加 载—— 卸 载——加 载 的循 环往 复过 程 。 可 向先超 等 …在 潮 汐作 用下 淤 泥路基 固

积变形特性Ｌ 。 ６ ］
建设 也进入 了一个快 速发展 时期 。尤 其在 经济发达 、
人 口稠 密 的东部沿 海地 区已经建 成 了大 量的高 速公
交 通 荷 载作 用 过 程 中频 率 发生 不 断 的 变化 ， 根
路 、 下铁 路 、 地 高速 铁路 。软土 地基 在受 到 车辆 等 引 起 的循环 荷 载作用 下 的失稳 破坏 主要 是 由地基 土体 的失稳破坏所致 ， 同时其地基 破坏形 式又 主要表现 为
变 发展 速 度 增 快 。循 环 荷 载作 用 下饱 和 软粘 土存 在 临 界 循 环 应 力 比 ， 过 动 应 变 与 循 环 次 数 关 系 曲 线 也 可 以确 定 通 其 值大小。 循环初期 ， 变率较大 ， 在 应 随着 循环 时 间 的增 加 ， 变 率 逐 渐 减 小 。 着 循 环 应力 比的 增 加 ， 变 率 增 加 。 应 随 应 振 动 频 率 对 应 变 一 环 次数 关 系 影 响 明显 ， 着 频 率 的增 加 ， 应 变 减 小 ； 而 ， 动 频 率 对 动 应 变一 间 与 应 变 率 一 循 随 动 然 振 时 时 间关 系影 响不 明显 。随着 初 始 剪 应力 的增 大 ， 应 变 发 生 较 大 幅 度 的增 加 。初 始 剪 应 力 对 应 变 率 具 有 显 著 影 响 ； 动 随着 初 始 剪 应 力 的增 加 ， 变 率 增 加 。 对 数 坐 标 下 ， 变 率 随 时 间线 性 减 小 。 着 超 固结 比 的增 加 ， 应 在 应 随 动应 变及 应 变 率 均 减 少 。 上 述 试 验 基 础 上 建 立 了应 变率 与 时 间关 系表 达式 ， 过 积 分 得 到 了循 环 荷 载 作 用 下 考 虑 初 始 剪 应 力 、 在 通

交通 荷 载 引起 的软 土地 基 累 积沉 降计 算 方 法研 究
杨 庆 义 ， 旭 孙
（ 山东 电力工程咨询院有限公 司，山东 济南 ２ ０ １ ） ５ ０ ３ 摘要： 软土地基在交通荷 载下 的沉 降计算和稳定性保证 ， 是修建低 路堤公 路的重要环 节 ， 而科学 的计 算方 法是 其前提 和基础 。文章 以新河 （ 青潍界 ） 至辛庄子高速公路寿光段 为例 ， 通过 利用循环荷载作 用下软粘 土不排 水
式中： 、 ｂ ０ ｍ、 都为材料参数。
Ｃ ａ 和 Ｍｉｒ根 据 Ｓ ｍ ｎ ｈｉ ｕａ ａ ａｇ的试 验结 果 ， Ｌ 和 对 ｉ
Ｓｌ 模型进行了新 的修正 ， ｅｇ ｉ 如下式 ：
＝ 。
（） ＋ ） （
ｃ ３ ，
式中： 为初始静态偏应力 ； 是 常数 ； 它参数定 ｇ ｎ 其 义 同前 。
高速公路西段采用低路堤设计进行尝试 ， 路堤平均
分城市和地区己在高等级公路中采取了低路堤设计
方案。如 ： 江苏省苏州市交通设计 院对苏州地 区采
填土高度 １２ ．ｍ左右；０４年河南省对河南 的高速 ２０ 公路设计做 出重大调整 ， 使路堤填土高度全面降低
收稿 日期：０ １－ ３—０ ２１ ０ ９ 作者简介 ： 庆义 （９ ８ ， ， 杨 １６ 一） 男 山东枣庄人， 高级工程师 ， 学士 ， 主要从事岩土工程勘测 、 设计 、 试验等研究． ・ ａ ：ａｇｉ ｙ ｄｐ ｉ ｏ Ｅｍ ｉ ｙｎｑ ｇｉ ｅｃ ｔｍ ｌ ｎ ＠ｓ ．
累计变形模 型－Ｃ ａＭｕａ － ｈｉ ｉ 模型 ， ． ｒ 结合利用 Ｆａ 有 限差分程序计算地基 中的动 、 力 ， 软土地基 的累计沉 ｌ ｃ 静应 对
降进行 了计算 。结果表 明： 修建在软土地基上 的低路堤 ， 对 反复 的交通荷 载引起 的累计沉 降很 大 ， 同时变 形随

第43卷第6期2010年6月土　木　工　程　学　报CH I NA C I V I L ENG I NEER I NG J O URNALVol .43Jun . No .62010基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2005G027)作者简介:董亮,博士,助理研究员收稿日期:2008212217列车循环荷载作用下高速铁路路基累积变形预测方法董　亮1　蔡德钩1　叶阳升1　张千里1　赵成刚2(1.中国铁道科学研究院,北京100081;2.北京交通大学,北京100044)摘要:随着高速铁路的兴建,对土质路基在循环荷载作用下的累积变形和破坏的研究越来越显得重要。

基于三维有限元轨道/路基动力系统模型,计算得到列车动荷载作用下路基沿深度分布的动偏应力,然后结合L i D.Q.和Selig 提出的路基土累积塑性应变模型来预测长期列车循环荷载作用下土质路基的累积变形。

根据现场动载试验段的土性参数和试验条件下路基沿深度方向的动偏应力进行累积变形预测,预测结果与激振试验结果基本相符,从而验证了预测模型参数选择的有效性。

然后对高速铁路无砟轨道路基进行累积变形预测,为建立无砟轨道路基累积变形的计算方法提供参考。

关键词:高速铁路路基;累积变形;有砟/无砟轨道;动偏应力;多源一致黏弹性人工边界中图分类号:U213.1+1 文献标识码:A 文章编号:10002131X (2010)0620100209A m ethod for pred i cti n g the cu m ul a ti ve defor ma ti on of h i gh 2speedra ilway subgrades under cycli c tra i n loadsD ong L iang 1　Cai D egou 1　Ye Yangsheng 1　Zhang Q ianli 1　Zhao Chenggang2(1.China Acade my of Rail w ay Sciences,Beijing 100081,China;2.Beijing J iaot ong University,Beijing 100044,China )Abstract:The analysis of subgrade cu mulative def or mati on under repeated moving l oads on high 2s peed rail w ays is of the great i m portance .The 32D consistent viscous 2s p ring artificial boundaries and viscous 2s p ring boundary ele ments are intr oduced in the ABAQUS s oft w are t o model s oil vibrati ons due t o high 2s peed trains on ballast/ballastless track /subgrade .The distributi on of subgrade dyna m ic deviat ory stress is obtained .A method is devel oped for deter m ining the para meters of the p redictive model p resented by L i D.Q.and Selig .E .T f or subgrade cumulative strain,which takes int o account of the influence of the number of l oad cycles,stress state,s oil type and physical state .Field measured data and the si m ulati on results are in good agree ment .Keywords:high 2s peed rail w ay subgrade;cu mulative defor mati on;ballast/ballastless track;dyna m ic deviat ory stress;multi 2s ource consistent viscous 2s p ring artificial boundary E 2ma il:dongl123@引 言无砟轨道对下部基础的沉降和差异沉降提出了严格的要求[1],明确规定路基工后沉降量不大于15mm 。

飞机荷载作用下温州机场超固结软粘土地基变形研究张磊;高玉峰;王军【摘要】根据温州机场扩建工程中堆载预压地基处理道面标高的控制数据,计算分析得出温州机场新跑道投入使用后软粘土地基的超固结比；基于飞机荷载的动力特性,计算得到温州机场新跑道软粘土地基在A380机型作用下附加应力的分布情况；选取1/4余弦波模拟飞机循环降落荷载,通过循环三轴试验对温州机场新跑道软粘土的变形特性进行了研究.结果表明:在新跑道投入使用后,运营初期飞机降落造成的地基工后沉降非常显著,应予以重点监测；此外,扩建工程中堆载预压地基处理能够显著减少飞机降落荷载所引起的工后沉降.同时,应用指数模型对试验得到的应交数据进行拟合分析,得到与OCR和循环次数相关的应变预测模型.经推演检验,此模型对温州机场新跑道土基沉降的长期预测有一定的指导作用.%Based on pavement level control of Wenzhou airport extension project,the over-consolidation ratio (OCR) of the soft clay foundation has been concluded by calculation and analysis.The distribution of soft clay foundation additional stress under the effect of aircraft loads was calculated based on the dynamic characteris tics of aircraft loading.A quarter cosine wave was selected to simulate cycle effect of aircraft loads.The deformation behavior of the soft clay under aircraft loads was studied by cyclic triaxial tests.The results of the study show that:The significant foundation settlement caused by initial operation landing of plane should be key monitored,when the new runway was put into use; besides,surcharge preloading ground treatment of the extension project can significantly reduce foundation settlement caused by aircraft loads.Meanwhile,strain prediction model related to OCR and cycle timeshas been achieved,by using the index model to carry on fitting analysis for the test strain data.By deduction algorithm,it is proved that the model can play a certain role in guiding prediction of long-term foundation settlement of Wenzhou airport new runway.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】7页(P59-64,68)【关键词】飞机荷载;超固结;长期沉降;预测模型【作者】张磊;高玉峰;王军【作者单位】河海大学岩土工程研究所,南京 210098;河海大学岩土工程研究所,南京 210098;温州大学建筑与土木工程学院,浙江温州 325035【正文语种】中文【中图分类】TU433随着国民经济的快速发展，生活节奏的日益加快，人们的出行方式和消费观念也在不断地发生变化.民航运输凭借其经济、便捷、快速的特点，越来越受到人们的青睐.民航运输事业的发展，掀起了机场建设的新高潮，特别是在经济发达的东南沿海地区，不仅已经建造了很多大型枢纽机场，而且很多中小型机场也在进行改建和扩建.温州机场的扩建工程由于受到地理位置的限制，需在软土地基上进行.软粘土具有抗剪强度低、含水量高、天然孔隙比大、灵敏度高、高压缩性和流变性等显著的工程特性［1］.这也导致软土地基极易产生工后沉降，过大的工后沉降会严重地影响跑道的正常使用，同时极大增加了跑道维护成本.对交通荷载引起的土基变形，目前存在着不同观点：我国现行公路设计规范认为交通荷载对土基的变形影响可以忽略不计［2］.但是，杨裴等［3］通过对上海浦东机场跑道地基工后沉降组成的分析，指出飞机荷载引起的工后沉降占总工后沉降的31%，并且这一比例会随时间增大.经对日本某机场软土地基进行现场监测，结果显示：由飞机荷载所引起的工后沉降占工后总沉降的30%［4］.因此，对飞机荷载所引起的跑道地基工后沉降需要给予重视.国内外学者关于交通荷载下软土地基变形特性进行了大量的研究［5－9］.但这些研究主要是针对汽车、列车等车辆荷载，少量关于飞机荷载的研究中，则主要针对机场道面，而很少涉及道面之下软土地基变形问题.呙润华等［10］采用多层弹性体系理论对飞机荷载作用下机场土基的附加应力特征进行了分析，但忽略了飞机荷载的动力特性.许金东等［11］以测试数据为基础，对飞机在着陆撞击时造成的动力荷载与静载之间的关系进行了系统的总结.飞机降落荷载与车辆荷载无论是在载重量级上还是在荷载形式上都有很大差别.吨位较大的重型汽车载重量为550kN，而一架普通的A300客机载重量就已达到1 351.42kN，大型飞机如A380客机载重量更是高达5 507.6kN［12－13］.前人对车辆荷载循环作用往往是采用半正弦波进行模拟，而飞机在降落过程中，对道面有着陆撞击的作用，加载是在瞬时完成的.所以有必要选取一种更能反应飞机降落荷载特点的波形来模拟飞机降落荷载的循环作用.聂庆科等［14］模拟飞机降落荷载，对红粘土进行了三轴冲击荷载试验研究，但未考虑荷载的长期作用.朱向荣等［15］采用弹塑性有限元结合孔压经验模型的方法研究了飞机荷载作用下宁波机场跑道道面与地基共同作用的变形情况，但只计算了20个加载循环.赵俊明等［16］进行了交通荷载作用下低路堤动力特性研究，得到了浅层路基相对薄弱，容易产生较大的累积变形的结论.Chai［17］等对交通荷载下地基变形进行了试验研究，并建立了应变计算模型，但未考虑土的超固结特性.如前所述，民航机场的运输压力越来越大，同时在软土地基上修建机场的控制因素是飞机荷载所引起的工后沉降，因此本文的研究具有现实意义.本文基于飞机荷载的特点和温州机场扩建的工程实际情况，以试验研究为基础，通过数据拟合进行沉降预测，对超固结软粘土在大型飞机降落荷载作用下的变形特性进行了初步研究.1 工程概况1.1 标高控制温州机场所在场区的地貌单元为海湾－河口相沉积平原，地面平均标高为2.8m （85国家高程基准）.温州机场扩建工程新跑道采用堆载预压法进行地基处理.堆载高度为6m，其中底部0.4m 的堆载料采用砂砾石，之上5.6m 堆载料采用宕渣，如图1（a）所示.根据现场实测资料，典型断面堆载预压完成之后地表沉降值为1.7m，如图1（b）所示.综合考虑堆载预压地表沉降值、道面标高的控制值及道面垫层需要就地取材，最终确定卸载高度为2.4m，如图1（c）所示.地基处理完成以后，在宕渣垫层上铺设0.4m 的混凝土面层.因此工程最终完成后，机场道面的标高为5.1 m（85国家高程基准），如图1（d）所示.图1 道面标高控制流程1.2 超固结比计算由于加载－卸载应力历史的作用，堆载预压地基处理方法会使地基土体变为超固结土.对超固结比的定量计算，有助于了解地基处理前后土体的变形特性和评价堆载预压法的处理效果.结合温州机场扩建工程实际，超固结比定义为式中，σ′V 为先期有效竖向应力，取堆载预压完成后（如图1（a））土体的有效自重应力；σV 为后期有效竖向应力，取工程结束后（如图1（d））土体的有效自重应力.根据现场地质勘测资料和《民用航空运输机场水泥混凝土道面设计规范》（MHJ5004－95），道面结构层和软土地基的计算参数取值见表1.表1 道面结构层及软土地基计算参数a宕渣垫层厚度h 在计算先期竖向应力时σ′V 时取5.6 m，在计算后期竖向应力σV 时取3.2m.参数项混凝土面层宕渣垫层a砂砾石基层土基重度γ／（kN·m－3）22 18 18 16.6厚度h／m 0.4 0.4根据经验，一般认为交通荷载的影响深度不会超过10m，因此取10m 深软土地基计算超固结比，具体的：将10m 深软土地基分为10层，取每层的中点并计算该点在地基处理之后的超固结比.计算结果如表2所示，表2中L 表示计算土层到软土地基顶部的距离.表2 计算深度超固结比L／m 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 σ′V／kPa 117 132 150 165 181.5 199.5 216 232.5 249 265.5 2 82 σV／kPa 82.5 97.5 114 130.5 147 165 181.5 198 214.5 231 247.5 OCR 1.42 1.36 1.30 1.261.23 1.21 1.19 1.17 1.16 1.15 1.142 软土地基附加应力计算2.1 飞机的主要技术指标飞机荷载引起的土基动应力分析是进行土基变形研究的基础.在进行飞机荷载引起的土基动应力分析前，需确定飞机的相关参数.空客A380将在温州机场新建跑道上运行，所以本次研究以此种机型作为研究对象.A380载重量最大值为Pt＝5 507.6kN，共有轮胎22只，胎压1.5MPa，前起落架机轮个数N1＝2，主起落架机轮个数N2＝20.一般认为飞机的重量由起落架来承担，主起落架承担的重量约占飞机总重的90%～96%，主起落架承担的重量占飞机总重的比例称为主起落架分配系数，A380机型主起落架分配系数p＝0.951.起落架布置如图2所示.图2 A380机型起落架布置主起落架单轮荷载为依据文献［13］，可以将飞机轮印假定为矩形，A380机型的轮印面积为0.1645m2，矩形长边a＝0.5m，短边b＝0.35m，如图3所示.2.2 计算方法许金东等在飞机着陆撞击情况下，对飞机作用于机场道面上的动力荷载进行了现场实测，定义了以飞机静载为基准的荷载因数KL，较为系统、定量地总结了飞机静载和动荷载之间的关系：式中，P0 为飞机单轮动荷载峰值，P 为飞机单轮静荷载.飞机着陆情况下，由于驾驶员的技术熟练程度以及天气等因素的影响，竖向动荷载因数在0.16～2.34之间变化.理想飘落情况时，竖向力很小，粗暴着陆情况时竖向冲击荷载很大，并给出了荷载因数发生频率较高值是0.5～1.27［11］.美国的弹性层状理论对飞机荷载作用下道面结构响应按照1∶2或者1∶1（稳定类材料）的斜率向土基扩散.温州机场跑道的道面结构层包括混凝土路面、宕渣垫层和砂砾石基层，均属于稳定类材料.但是，如果选用1∶1的扩散斜率，计算附加应力时未考虑到结构层厚度对弹性计算方法的影响，计算结果是偏大的.所以，为了考虑到道面结构层厚度对弹性计算的影响，本文将道面结构层和土基视为各向同性、均匀的半空间弹性体.飞机主起落架上的单轮荷载以矩形的轮印均匀的分布在标准接触面上.由于相邻起落架距离较远，应力叠加效应不明显，故本文只考虑一个主起落架上6个机轮的叠加作用.计算简图如图3所示.应用Boussinesq解，对于矩形分布荷载，竖向附加应力计算公式：图3 附加应力计算简图式中，σz 为动荷载峰值对应的矩形荷载一个角点下深度为z 处的竖向附加应力；P0 为动荷载峰值所对应的矩形分布荷载值；m＝a／b，a 为矩形的长边，b为矩形的短边；n＝z／b.对于在矩形范围以内或以外任意点下的竖向附加应力，利用角点法进行叠加计算，最后将每个矩形在M 点处产生的竖向附加应力进行叠加，即得到M点处的总附加应力：根据以上计算方法，动荷因数KL 取最不利情况1.27，结合A380 机型的技术参数，可得主起落架中心O 以下计算深度为L 处的M 点竖向附加动应力σz，分布如图4所示.图4 A380竖向附加动应力随深度分布由图4可见，飞机降落荷载造成的附加应力随着深度增加而迅速降低.经计算得出，在深度为6m 时，动应力为自重应力的5%.依据文献［10］，当动应力随深度衰减至自重应力的5%以内时，土体基本不产生沉降.所以，6m 之下的土体沉降可以忽略.3 试验研究3.1 试验土样本文试验所选用原状软粘土取自温州机场扩建工程施工现场，依据前面结论，取地下0～6m 的土体.为了尽可能减少对土的扰动，采用薄壁取土器取土，蜡封后保存等待试验.试样直径38mm，高76 mm.试验土样的物理指标见表3.表3 土样物理指标ω／%γ／（kN·m－3）Wp／%WL／%I p 47.5 16.6 28 66383.2 试验方案试样在英国GDS振动三轴仪上进行，采用应力控制方式加载.根据飞机降落荷载的特点，本次试验采用1／4余弦波对飞机荷载进行模拟，如图5所示，飞机着陆时着陆点以下土体附加应力瞬时达到最大，随着飞机滑行远离着陆点，着陆点以下土体附加应力逐渐衰减接近于零.图5 波形图通过计算可知，飞机着陆后，滑行到距离着陆点50m 处时，对着陆点软土地基下0.5m 处土层产生的竖向动应力为10－3 kPa.如此小的动应力造成的土体沉降可忽略不计.A380降落速度取200km／h，即55 m／s.所以，一次飞机降落对土体变形的影响时间为0.9s.本文考虑飞机对土体的连续作用，即一架飞机降落对着陆点下土体变形的影响完成后第二架飞机开始降落.结合以上分析，同时考虑仪器精度，最终确定试验频率选用1Hz.竖向动应力幅值采用3.2中的软土地基在飞机荷载作用下附加应力计算结果.在试验过程中，首先对软粘土进行反压饱和，采用B 值检测检验土样的饱和程度，孔压系数B 值大于0.97则认为土样达到饱和要求.之后将土样在不同围压下进行等压固结.对于正常固结土，围压取所处土层后期竖向自重应力σV（表2），当孔压消散到等于反压时，认为土样固结完成；对于超固结土，先选取土层前期竖向自重压力σ′V 进行固结，固结完成后，降围压到后期竖向自重应力σV，待孔压达到稳定，超固结过程完成.最后，根据上文选取的波形、频率、振次、动应力对土样进行振动试验.具体试验方案见表4.表4 试验方案bCSR 为循环应力比，即动应力σz 与围压p′0 的比值.深度L／m围压p′0／kPaOCR动应力σz／kPa CSRb σz／p′0波形频率／Hz 振次0.5 83 1 35 0.42 0.5 83 1.42 35 0.42 1.5 98 1 26 0.27 1.5 98 1.35 26 0.27 2.5 114 1 20 0.18 2.5 114 1.3 20 0.18 3.5 131 1 15 0.11 3.5 131 1.26 15 0.11 4.5 147 1 120.08 4.5 147 1.23 12 0.08 5.5 165 1 10 0.06 5.5 165 1.2 10 0.06 1／4余弦波1 10 0003.3 实验结果分析图6分别给出了在正常固结和超固结两种情况下不同深度处的累积应变与振次关系曲线.由图6（a）和6（b）可以看出，无论在正常固结还是在超固结情况下，循环次数在接近2 000次时累积应变曲线有明显的突变.循环加载次数小于此次数时曲线斜率陡峭，应变发展迅速，大于此次数时曲线斜率趋于平缓，应变发展缓慢，因此机场跑道在运营初期应尽量减少飞机的粗暴着陆，并对降落区机场道面沉降进行重点监测.由图还可知，在两种固结情况下，随着深度的增加，土体的累积应变值均迅速衰减，如循环作用10 000次后，从0.5m 到1.5m 深度，正常固结情况下应变衰减55%，超固结情况下应变衰减43%，这是因为随着深度的增加循环应力比CSR 迅速衰减，说明在飞机起降荷载作用下地基沉降主要发生在浅层地基中，因此在机场跑道建设过程中应加强对浅层土地基的加固.由图亦可看出，尽管车辆荷载与飞机荷载循环作用的波形不同，但两者应变发展规律是大体一致的.图6 不同深度下p－N 曲线图7分别给出了软土地基0.5、1.5m 处，土样在正常固结和超固结情况下的应变发展曲线.由图7（a）可以看到，在1.5m 深度处，循环作用10 000 次后，超固结软粘土累积应变比正常固结软粘土累积应变小0.19%，应变减小值占正常固结土体累积应变总值的25%.同样，由图7（b）在0.5m 处，应变减小0.68%，占比高达39.8%.这是由于经过堆载预压地基处理后，土体的压缩模量和强度增加，而孔隙比和含水率均有所减小，因此温州机场扩建工程地基处理能够有效的减小了飞机荷载所引起的工后沉降.由图还可看到，不管在0.5m 深度处，还是1.5m 深度处，在接近于2 000次循环作用后，应变还在以一定速率呈线性增长，其增长速度基本相同.这表明随着深度的增加，虽然土体的应变累积值有所减小，但土体应变发展的趋势却基本一致.所以在机场投入运营之后，对软土地基进行长期的分层沉降监测是十分必要的.图7 不同超固结比下p－N 曲线4 沉降预测为了准确地预测软土地基在长期交通荷载作用下的沉降变形，国外学者针对不同的土体类型，提出了大量的经验模型.其中，最常用的是Monismith［18］提出的指数模型：式中，εp 为累积应变，N 为循环荷载作用次数；A 为第一次循环作用产生的塑性应变，b 为常数，与土体类型、物理状态和应力状态有关.本文应用指数模型的形式来拟合超固结土基循环荷载作用0～5 000次的应变累积曲线，并指出参数A 和b 是与超固结比相关的.通过对0～5 000次应变累积曲线的拟合得到基于超固结比和振动次数的超固结土累积变形预测模型，并通过此模型反演0～10 000次的应变累积情况，然后将5 000～10 000次的拟合结果与试验结果进行比较，以检验预测模型的准确度.本文通过三轴试验得到了温州机场新跑道在0.5 m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m、5.5m 深度处的超固结土累积变形数据.对这些数据进行非线性拟合，可以得出参数A 和b 的值如表5所示.表5 A、b拟合值L／m 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 OCR 1.42 1.36 1.30 1.26 1.23 1.21 A 0.190 96 0.059 45 0.016 81 0.123 41 0.002 26 0.001 54 b 0.181 870.243 99 0.272 18 0.210 42 0.272 27 0.271 97OCR 与A 和b 具有较好的相关性，分别使用指数方程和二次方程进行拟合，得到如下方程：将式（7）、（8）代入指数模型（6）中，得到温州机场新建跑道软土地基应变预测模型为图8为0.5m、1.5m、2.5m 深度处土体试验曲线与预测曲线的对比.由图可以看出3 条曲线在近10 000处的累积应变发展接近平行，并且应变值接近，例如产生累积应变值最显著的0.5m 处土体的试验曲线与预测曲线应变值仅相差0.04%，所以本文的累积应变模型对温州机场新建跑道的土基在飞机荷载作用下长期沉降预测有一定的指导作用.图8 试验曲线与预测曲线对比依据温州机场旧跑道日均起降量为100架次飞机，则一年起降量为36 500架次.将年累计起降架次和相应的超固结比带入到式（9）中，算得的累积应变乘以土层厚度1m，可以得出由飞机荷载所引起的软粘土地基分层沉降，如图9所示.图9 分层沉降曲线由图9可直观地看到，地基土的沉降主要集中在浅层.沉降随着深度的增加而迅速降低，并随着时间的变化浅层地基的沉降发展较为迅速，而深层地基的沉降发展较为缓慢，在地基土5m 以下变化就十分缓慢.将图9在20年处各曲线的沉降值相加，得到温州机场新跑道在运营20年后，由飞机荷载引起的工后总沉降为47mm，按文献［3］给出的飞机荷载引起的工后沉降占总工后沉降31%的比例，可以预测在新机场运营20年后，新跑道的工后总沉降为152mm.由监测资料可知，温州机场老跑道在运行20年后，道面平均沉降为500mm，为新跑道预测沉降的3.3倍.老跑道地基处理采用的堆载高度为4m，而新跑道堆载预压高度为6m，所以提高堆载高度可以有效地减小飞机跑道以下软土地基的工后沉降.5 结论1）本文结合温州机场扩建工程地基处理实测数据，确定了温州机场软粘土的超固结比，应用拟静力法，计算得出温州机场新建跑道在A380机型作用下的土基附加应力分布情况.2）对温州机场软粘土在超固结和正常固结情况下进行了循环三轴试验研究，对堆载预压效果进行了定量分析.通过研究发现，新建机场跑道在运营初期，由于飞机降落造成的应变累积发展迅速，应予以重点监测土基变形.3）用Monismth提出的指数模型对不同超固结比的软粘土应变数据进行了拟合，得到了与OCR 和振次相关的应变预测模型，对温州机场新跑道的长期沉降预测有一定指导作用.4）应用本文提出的应变预测模型，计算得出了温州机场新建跑道运营20年后的沉降数据，并且与温州机场旧跑道运营20年总沉降进行了比较分析，得出了增加堆载预压高度可以显著减小跑道工后总沉降的结论.参考文献：［1］呙润华，凌建明.飞机荷载作用下场道地基附加应力特征［J］.同济大学学报，2001，29（3）：288－293.［2］魏汝龙.软粘土的强度和变形［M］.北京：人民交通出版社，1987.［3］中华人民共和国行业标准编写组.JTGD30－2004公路路基设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.［4］杨斐，杨宇亮，孙立军.飞机起降荷载作用下场道地基沉降［J］.同济大学学报，2008，36（6）：744－748.［5］ Sakai A，Samang L，Miura N.Paratially－drained Cyclic Behaiviorand Application to the Settlement of a Low Embankment Road on Silty－clay［J］.Soils and Foundations，2003，43（1）：33－36.［6］ 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液化区域
浅基础梁进行加强处理，在局 部液化地基上起到架越作用。
管道设计成柔性连接，能够 适应液化造成的大变形
所有课程全部结束~~
结 论
要持续足够的应力周期才发生液化、土体失去稳定
9.4
防止土液化的工程措施
(1)一般不宜将建筑基础放在未经处理的液化土层上
可液化地基
(2)采用加密法(如挤密、强夯、振冲等)或换土法加固液化土层
振冲法
压密注浆
挤密法
强夯法
振冲法
(3)基础及上部结构采用防止液化不均匀沉降的结构构造措施
筏板基础
地震液化后的涌砂
塞纳河堤在地震液化后的沉陷
1995 神户大地震、日本
地基液化对公路的损坏
地基液化对公路的损坏
9.1.1 动力荷载的类型及特点
静荷载：由零逐渐缓慢增加到结构上的荷载。
动荷载：荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化。
周期荷载：荷载随时间t的变化规律可以用正弦或余弦函数表示
冲击荷载：短时间内，荷载急剧增大或缩小，各类爆炸。 随机荷载（非确定性荷载或不规则荷载）：荷载在将来任一时
b）不规则荷载
c）周期荷载
9.1.2
动力荷载对地基土体的影响
动力荷载作用大小由于随时间
变化而发生改变，将对地基土体产 生不同的效应。如速率效应与循环
1）土的强度降低； 2）地基产生附加沉降； 3）砂土与粉土的液化； 4）粘性土产生蠕变。
效应等。在循环效应的影响下，即
使很小的应变仍能引起土体的破坏， 其根本原因在于土体的抗剪强度的
饱和度少有减小，液化应力比明显增大，即容易液化
粒径小于2mm
振动作用下发生液化的饱和土
黏粒含量低于（10-15）% 塑性指数低于7

６ ０ ∞ ４ ０ ２ ０ ０
－
或少地表现为超 固结性 。超 固结土产生负 孔压 ，尤其 对于轻超 固结土 ，孔 压变化更为复杂 ，这显然 与正常 固结 软 粘 土 的 动 力特 性 不 同 。为 此 ，本 文 对 超 固 结 软 粘 土动 力 特 性 进 行 了试 验 研 究 。
（）Ｃ ＝ ＇ ５ｋ ａ ｃ Ｒ ２Ｏ＝ ８Ｐ Ｏ ｄ
图 ｌ 软 粘土 的动应 力应变 关 系曲线 图
图 ２ （ ）是 Ｏ Ｒ值 等于 １ ，不 同循 环应力下 ａ Ｃ 时 的残余孔压 一 循环次数关 系曲线 ，从 图可 以看 出 ，随 着循 环应力水平的增大 ，孔压发展 速度 越快 ，在相 同 振次时 ，残余孔 压越大 。但 由于 当循环应 力 很大 时 ，
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郑
晓 等 ：超 固结 软 粘 土 动力 特 性 试 验 研 究
超 固结 软 粘 土 动力 特 性 试 验研 究
郑 晓
（ 江西理工大学经济管理学院 江西赣州
郭 玺
３ １０ ） （ ４ ０ ０ 浙江大学 建筑 工程学 院）
摘 要 利用 Ｇ Ｓ双向振动三轴 系统 ，对超 固结软粘 土进行 了试验研 究，结果表 明，随着循 环 Ｄ 次数 的增加 ，负孔压逐 渐向正孔 压转 变；随 着超 固结比的 增加 ，土体的 强度提 高 ，循 环应 变发展 减 缓 。最 后在 试 验基 础上 得 到 了超 固结 软 粘 土 的 应 变破 坏 标 准 。
土 体 在 较 少 的 循 环 振 次 内 就 达 到 破 坏 ，孔 压 发 展 很
快 ，而仪器 中孔压传感器是安装在试样底部 ，孔压测
郑 晓，男 ，高级工程师。
量有一定 的滞后性 ，使 得测量 到的残余孔压处 于较低 水平 ，实际试样 中的残余孔 压水平 应该高 于测量 值。 图 ２ （ ）是循环应 力为 ５ Ｐ 时 ，不 同超 固结 比下 ｂ ８ｋ ａ 的残余孔压 一 环次数关 系曲线 ，可 以看 出 ，不 同超 循 固结 比 Ｏ Ｒ对循环荷 载作 用下饱 和软粘 土的孔压 有 Ｃ 较 为显著 的影响 。当超 固结 比为 ４和 ８时 ，孔 压一 直 为负孔压 ，在循环作 用初期 ，负孔压增长较 快 ，之后 呈现缓慢增长的趋势 ；当超 固结 比为 ２时 ，孔压在循

浅析饱和土与非饱和土固结理论摘要：本文介绍了饱和土和非饱和土固结理论相关概念，阐述了饱和土与非饱和土固结理论的联系与区别，指明今后固结理论研究中应继续注重二者的联系与区别，以促进固结理论研究的成熟和发展。

关键词：固结理论；饱和土；非饱和土Abstract: this paper introduces the saturated soil and unsaturated soil consolidation theory related concept, this paper expounds the saturated soil and unsaturated soil consolidation theory of the relation and distinction between, pointing out the future study of consolidation theory should continue to pay attention to the relationship and the difference, in order to promote consolidation theory mature research and development.Keywords: consolidation theory; Saturated soil; Unsaturated soil1引言土体压缩取决于有效应力的变化。

根据有效应力变化的原理，在外荷载不变的条件下，随着途中超静水孔压的消散，有效应力将增加，土体将被不断压缩，直至达到稳定，这一过程称为固结。

简而言之，固结即各方向承受压力的土，随着孔隙水的排出产生的压缩现象。

饱和土的固结可视为孔隙水压力的消散和土骨架有效应力相应增长的过程。

非饱和土的孔隙中同时含有气体和水，固结过程中，土中水和气会发生相互作用，非饱和土要涉及两种介质的渗透性，而且非饱和土的渗透性受土的结构性影响相当显著[1]。

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。