考虑固有压缩特性的天然沉积软黏土塑性变形理论与模型

土结构性对天然沉积软黏土压缩性状的影响机理与模型研究是工程地质和岩土工程的一个前沿研究热点课题，本项目耦合土结构性屈服理论与归一化性状，建立能够考虑压缩非线性影响的天然沉积软黏土塑性变形模型。提出土结构性屈服理论，揭示土结构性对天然沉积软黏土压缩性状的影响机理，解决长期以来对导致天然沉积软黏土在结构屈服状态与重塑状态之间的压缩性状产生差异的本质原因认识模糊的难题；考虑压缩非线性的影响，弥补现有压缩模型不能考虑固有有效应力和基准压缩线非线性影响的缺陷；导入固有压缩概念对天然沉积软黏土原状样和重塑样的压缩曲线进行归一化分析，突破传统土结构性屈服与归一化性状之间关系不明确的局限。研究成果不仅解决现有天然沉积软黏土压缩模型存在的关键科学问题，也为天然沉积软黏土地基的压缩变形分析提供了简便实用且机理明确的计算方法。

本项目得出了以下三方面的主要研究成果：1）定义了参数e1，即有效竖向应力对应于1kPa的孔隙比，参数e1可以综合反映重塑土有效固结压力大于屈服压力后，塑性变形起始点(σyr´, eyr)对不同重塑土及不同初始含水率土体压缩性的影响规律，从而揭示了重塑土固有有效应力状态对重塑土压缩性状的影响机理；2）研究了天然沉积原状土压缩曲线的类型，分析了参数e1对天然沉积原状土不同类型压缩曲线的影响规律，明确了天然沉积土压缩性状有别于重塑土的三个阶段：土结构性控制阶段、土结构屈服损伤阶段、结构屈服后阶段，分析了天然沉积土结构屈服开始后的塑性变形规律，揭示了天然沉积土在压缩过程中的屈服损伤机理；3）基于Burland提出的孔隙指数概念，分析了原状土和重塑土的归一化性状，得出重塑土及天然沉积土在结构完全屈服后其压缩曲线可以通过孔隙指数进行归一化处理，且可以用固有压缩曲线（ICL）进行描述，但对于固结压力小于屈服压力阶段，以及天然沉积土压缩曲线类型II的过渡压力阶段，由于结构性作用的存在，不能通过孔隙指数进行归一化。揭示了天然沉积软黏土归一化压缩性状与土结构性屈服的内在联系，建立了考虑土结构性屈服、固有有效应力状态和压缩非线性影响的天然沉积软黏土塑性变形模型。