交通荷载作用下超固结土地基长期沉降研究

本课题利用英国GDS空心圆柱扭剪仪和自主研发的"交通荷载模型试验装置"（ZL2010101208210），针对饱和软粘土在超载预压和交通荷载作用产生的超固结特性，研究循环荷载作用下超固结饱和软粘土的动强度、变形特性，确定不同条件下超固结饱和软粘土的临界循环应力比、动强度破坏准则以及应变和孔压发展规律，揭示超载预压时间和卸载速率对超固结饱和软粘土动力特性影响，探索超固结饱和软粘土地基在循环荷载下的工作机理，从而更准确的反映超固结饱和软粘土在循环荷载作用下的工作性状，在此基础上，引入反应超固结土动力特性的参数，建立交通荷载作用下超固结土沉降计算经验方程，结合交通荷载模型试验装置对提出的经验方程进行验证和优化，提出交通荷载作用下超固结饱和软粘土的沉降计算理论。上述课题具有广泛的工程应用前景和重大的经济价值。

通过大数目循环三轴试验，研究了超固结比对饱和软粘土回弹模量的影响。得出了回弹模量随着围压、动应力和超固结比的关系式，为进行动力有限元分析提供了基础。研究了超固结比对饱和软粘土累积应变的影响。进行了加载次数为50000次的动三轴试验。对已有的经验模型进行了修正，在参数分析中考虑到了超固结比的影响。建立了考虑软粘土超固结特性的长期沉降计算方法。通过正常固结饱和软黏土在不同循环动应力比下的部分排水变围压循环加载试验，分析了部分排水条件下，饱和软黏土的变形特性，并和之前进行的大周数不排水循环试验结果进行对比分析，在试验基础上，提出了一个拟合部分排水条件下饱和软黏土永久体应变与循环周次关系的数学方程。通过对正常固结试样在部分排水条件下，在不同循环动应力和循环围压耦合作用下累积塑性应变的分析，进一步建立了可以量化循环围压对永久体应变和永久轴向应变影响的经验公式并用于预测饱和软黏土在交通荷载这种包含循环偏应力和循环围压耦合作用的复杂应力条件下产生的永久变形。通过部分排水条件下，不同超固结比试样的变围压试验，采用和正常固结试验同样的处理方法，建立了综合考虑超固结比（OCR）和变围压的路基土体长期沉降计算方法。