天然沉积结构性软粘土的力学扰动机理和评价方法

结构性软粘土地基上的工程施工会对土体产生扰动，致使土体微观结构损伤和宏观强度衰减，给工程带来潜在危害。目前的研究主要针对土体扰动后某一状态的扰动度进行评价，而对各状态间相互关系，即施工扰动过程与扰动度和土体强度之间的关系尚不明确，致使目前施工扰动研究存在重大缺陷。本项目研究采用损伤力学理论，分析力学扰动过程中土体损伤发展规律，得到合理表征土体损伤的变量，探讨力学扰动施加的能量与土体弹塑性功、胶结破损和损伤变量之间的关系。通过给定损伤变量的固结试验，建立扰动度与损伤变量二者的关系，结合扰动度与强度的经验关系，构建力学扰动所施加的能量、土体损伤变量、扰动度、土体强度等之间有机的评价方法。该评价方法将揭示力学扰动的机理，并为天然沉积结构性软粘土地基设计和施工方法的制定，提供科学依据和理论支持。

结构性软粘土地基上的工程施工会对土体产生扰动，致使土体微观结构损伤和宏观强度衰减，给工程带来潜在危害。为此本项研究从模型试验、宏观力学试验和微观试验等层次组织了研究，结合理论分析，揭示天然沉积结构性软粘土力学扰动的机理和评价方法。研究中首先开展了玻璃棒-黏胶体系力学损伤的模型试验研究，然后进行了连云港天然沉积结构性软土进行了控制损伤的室内试验，试验中根据不同的应力路径对土体进行人为的损伤，对损伤后土体进行微观试验（MIP和SEM），损伤后土体的无侧限抗压强度、压缩固结渗透等试验。结合力学扰动施加的能量、土体弹塑性功、胶结破损和损伤变量间已有的研究成果，结合本研究获得的数据，比对了多种损伤变量的表征方法，最后发现p-q系的损伤变量对测试和工程均为合适；在此基础上，探讨了损伤变量与变形（e）定义和强度（qu）定义的扰动度间的关系，结果表明按变形的扰动度与损伤变量间关系不明晰，而按强度定义的扰动度与损伤变量间具有良好的相关关系，构建了损伤后土体的强度以及其他物理力学指标与扰动度和损伤变量间的关系。通过压汞试验和电镜扫描试验的微观结果，表明损伤后土体大孔径发生较大的改变，其变化趋势与损伤变量间有较好的对应关系。同时需要指出的是，土体发生损伤，其强度等参数变小，而渗透系数等参数有可能增大，这对工程有一定的意义。