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滨海软土城市工程勘察试验结果分析

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-27与原状土相比重塑土抗剪强度指标随自重压力作用时间增长速率曲线表3-16与原状土相比重塑土抗剪强度指标增长速率表在自重压力作用下,不同预压固结时间段重塑软土的室内直剪快剪试验成果分析表明:重塑土固结2小时

滨海软土城市工程勘察试验结果分析

(1)原状土与重塑土标准固结试验分析

图3-16给出了以RDY7、14、22为代表的部分室内标准固结试验得到的原状、重塑软土竖向应力应变关系曲线。图显示,由于扰动使饱和软土自身的结构发生破坏,在同一竖向压力作用下,重塑土的竖向变形、应变远大于原状土。在完全侧限条件下,随着竖向压力的增大,原状土的应力应变关系曲线斜率(即压缩模量)变化幅度不大,整体上保持一致,原状土标准固结应力应变关系曲线表明,对于饱和软土,在标准固结压力作用下土体以弹性压缩变形为主,呈现出弹性体的性质。

图3-16 原状、重塑土样竖向压力-竖向变形关系曲线

而对于重塑土样,在标准固结压力范围内,随着竖向压力的增大,其应力应变关系曲线斜率(即土样压缩模量)逐渐增大,且变化幅度较大,呈现出从0~100 kPa固结压力段时小于原状土样逐渐变化到200~400 kPa固结压力段时超过原状土样的变化趋势。不同压力段原状、重塑土的压缩模量取值见表3-9、图3-17。

表3-9 不同压力段原状土与重塑土压缩模量取值对比表

图3-17 不同压力段原状土、重塑土压缩模量取值

表3-9及图3-17原状土和重塑土在不同压力段所得到的压缩模量对比分析表明:对于原状饱和软土,在标准固结试验的不同压力区间,其压缩模量取值变化幅度不大,数值区间2~3 MPa;但对于重塑软土,在不同的压力区间,取值变化幅度较大,为0.4~5 MPa,且随着压力的增大,其压缩模量的取值也逐渐增大,在200~400 kPa压力区间,重塑软土的压缩模量取值是原状土样1.4~2.2倍。

饱和软土原状、重塑样室内标准固结试验综合分析表明:当饱和软土完全扰动后,即重塑土结构遭到破坏,压缩性大幅度降低,为欠固结土;在同一竖向压力作用下,重塑土的压缩变形量大于原状土。对于相同尺寸的环刀试样,相比原状土样,重塑土由于产生较大的压缩变形,其土体压密程度更大,压缩性得到显著改善,随着后期固结压力的逐步增大,其结构得到逐步压密,压缩模量也逐步增大,最终得到200~400 kPa压力段下的压缩模量均值为4.7 MPa,比原状样均值2.7 MPa提高74%左右。

(2)自重固结压力作用下重塑土沉降变形特性分析

图3-18至图3-20给出了RDY7~9淤泥、RDY14~16淤泥质黏土、RDY22~24淤泥质粉质黏土等三组重塑土试样在自重固结压力作用下的沉降变形随时间变化关系曲线。

图3-18 RDY7~9重塑土样沉降随时间变形曲线

图3-19 RDY 14~16重塑土样沉降随时间变形曲线

图3-20 RDY22~24重塑土样沉降随时间变形曲线

沉降变形-时间关系曲线显示,在自重固结压力作用下各重塑土的沉降变形曲线变化趋势保持一致,在0~120 min内,各试样的沉降速率随时间呈现线性增加的关系,且沉降速率较大,当预压时间大于120 min后,其沉降速率显著放缓,沉降基本达到稳定状态。

选取预压时间最长的9、16、24试样为代表,其沉降随时间变化数据见表3-10至表3-12。数据分析表明:在预压沉降120 min时,三个重塑试样的沉降量占沉降最终稳定时总沉降量的比例分别为93.0%、95.3%、97.1%,均值为95.1%;在预压沉降180 min(3小时),各试样沉降变形量占最终总沉降量的比值分别为95.7%、97%、98.2%,均值为97.0%。沉降数据分析表明,重塑软土在原位应力状态下其自重压力作用2小时后,固结作用基本完成,体积基本保持稳定。

表3-10 RDY9样沉降随时间变形数据表

表3-11 RDY16样沉降随时间变形数据表

表3-12 RDY24样沉降随时间变形数据表

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(3)重塑土抗剪强度特性分析

以RDY9、14、23为代表,各土样的原状土和不同预压固结处理时间段(0、2、4、6、16小时)的重塑土室内快剪试验得到的剪切位移-剪应力关系曲线见图3-21至图3-23,各试样抗剪强度指标取值分别见表3-13至表3-15。

图3-21 不同固结时间段重塑样、原状样剪切位移-剪应力关系曲线(RDY14)

图3-22 不同固结时间段重塑样、原状样剪切位移-剪应力关系曲线(RDY23)

图3-23 不同固结时间段重塑样、原状样剪切位移-剪应力关系曲线(RDY9)

图3-24 不同固结时间段重塑样、原状样垂直压力-抗剪强度关系曲线(RDY14)

表3-13 抗剪强度指标取值表(RDY14)

图3-25 不同固结时间段重塑样、原状样垂直压力-抗剪强度关系曲线(RDY23)

表3-14 试样抗剪强度指标取值表(RDY23)

图3-26 不同固结时间段重塑样、原状样垂直压力-抗剪强度关系曲线(RDY9)

表3-15 RDY9试样抗剪强度指标取值表

由图3-21至图3-26,表3-13至表3-15分析,饱和软土完全扰动后其结构遭到破坏,因此在扰动后的0小时,触变尚未发挥作用,结构没有得到恢复,抗剪强度完全丧失,如RDY23样,其黏聚力和内摩擦角接近于零。在自重压力作用下固结2小时后,试样得到固结压密,软土强度得到恢复,如RDY14试样,其抗剪强度指标与原状土样指标相比,黏聚力减小4.2%,内摩擦角增大5.3%,其数值基本一致,即对于重塑饱和软土,在其自重压力作用下固结2个小时,其抗剪强度指标基本恢复到原状土状态。在自重压力作用下,当固结时间分别达到4、6、16小时,如RDY23、RDY9试样,与原状土相比,重塑土黏聚力出现较大幅度的增长,而内摩擦角则大幅度降低,但两者的变化幅度均呈现出先大后小的规律。如图3-27及表3-16所示,与原状土相比,在自重压力作用下,不同的预压固结时间段(4、6、16小时)内各重塑土的黏聚力增长幅度分别为66.7%、82.5%、50%,平均增长66.4%;内摩擦角增长幅度分别为-52.7%、-60.8%、-54.8%,平均增长-56.1%。

图3-27 与原状土相比重塑土抗剪强度指标随自重压力作用时间增长速率曲线

表3-16 与原状土相比重塑土抗剪强度指标增长速率表

在自重压力作用下,不同预压固结时间段重塑软土的室内直剪快剪试验成果分析表明:重塑土固结2小时后,其抗剪强度指标基本恢复到原状土状态;在预压固结2~4小时内,随着预压固结时间的增长,与原状土相比,重塑土黏聚力继续大幅度增长,而内摩擦角则有较大幅度的减小。但当固结时间大于4小时后,重塑土抗剪强度指标与原状土相比变化幅度基本保持稳定,即黏聚力平均增长63%,内摩擦角约平均降低56%。另外如图3-24至图3-26不同重塑土库伦抗剪强度曲线所示,在自重压力作用下,当预压固结大于2小时,随着垂直压力的增大,重塑土的整体抗剪强度小于原状土,且之间的差值也越来越大。

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