典型南海粘土的固結變形分析模型

《典型南海粘土的固結變形分析模型》是依託武漢理工大學，由朱國甫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：典型南海粘土的固結變形分析模型
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱國甫
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

近年來近岸工程及各種填海工程中常常遇到地基失穩或變形過大的問題，迫切需要建立分析海洋粘土地基的變形和穩定性的有效方法。本項目圍繞海洋軟粘土的滲透及變形機理進行研究。擬在分析現有南海粘土研究成果的基礎上，通過室內飽和海洋軟粘土的扭剪、滲透及其它室內力學特性試驗，建立適合我國南海粘土的本構模型；分析研究不同的載入時間/速率對確定蠕變參數可能造成的影響，比較在不同試驗條件下確定的本構模型參數的一致性，探討室內試驗採用不同的應變率對地基變形預報的適用性；分析研究海洋粘土在固結過程中滲透係數的減小機理,並建立海洋粘土固結過程中滲透係數的變化規律；建立無條件穩定的一般三維有限元固結分析模型，同時進行實例研究，進而對地基穩定性或變形做出事前預報。通過本項目的研究，為南海海洋工程的設計、施工與工程處理措施提供相應的理論依據和技術支持。

結題摘要

本研究以深圳近海區海底的海洋土為對象，研究了海洋粘土的固結分析模型。通過試驗分析表明，該南海粘土天然呈流塑狀，屬高壓縮性土，處於欠固結狀態，具弱膨脹潛勢。掃描電鏡圖可見，粘土顆粒以邊-邊、面-邊接觸，形成特有的絮狀結構。通過控制三軸試樣上的壓力差，逐級增加不同的水力梯度，得到原狀樣的滲流速度與水力梯度的關係。結果表明當水力梯度小於約10時，滲流速度與水力梯度明顯偏離線性關係。在小水力梯度時，滲透係數約減少一個數量級或更多。這也解釋了有的軟土地基處理監測結果發現地基固結後期的超孔隙水壓力基本上不消散的現象。通過控制不同的固結壓力，得到土樣在不同孔隙比下的滲透係數。試驗結果表明，孔隙比和滲透係數的對數成線性關係。試驗研究了剪下應變率對抗剪強度的影響，得出了扭剪下南海粘土的力學反應。試驗結果表明，應變率對抗剪強度的影響率約為10%。根據粘土的蠕變性，改進了粘土蠕變模型，在模型中增加了反映膨脹性質的項。改進的模型能更好地模擬加卸載時出現的滯後圈，且能更合理的模擬後期的蠕變。從而建立了海洋粘土的固結分析模型。對一維情況下土性參數隨深度變化時的固結問題，得到了解析解。