土结构性的动态特征与概念表达

随着国家重大工程的开发建设,大量的基础工程应运而生,部分结构物对地基土变形问题尤为敏感,需要专门研究以确保重大工程安全。然而,土体的天然的结构性与固结状态的差异,不仅会对土体的压缩特性和相关力学指标产生重要影响,也给变形的分析与沉降计算带来挑战。厘清土的结构性与固结状态的表现形式,探讨两者之间的辩证关系,将对工程实践有一定的实际意义。基于课题组多年研究成果,立足于土的侧限压缩特征,本文着重分析了土体反常“超固结”特征的成因机制,讨论了结构性的动态变化,并尝试给出了结构性的概念表达。初步得到以下几点认识:(1)土的结构性产生的实质包括颗粒排列和结构连结两方面要素。颗粒排列的紧密程度代表固相成分的空间分布特征,是包括固结压力在内的多种作用力的合并体现;结构连结是土颗粒间相互作用力的总和,其在侧限压缩条件下,主要表现为抵抗变形的结构强度。一般来说,所有土均有不同程度的结构性,包括原状土与重塑土;(2)土的颗粒排列和结构连结存在动态的耦合关系。土体与应力历史不符的“超固结”性质正是来自结构连结对土骨架的差异“强化”以及除自重荷载外其他作用力对土体的压密作用;(3)提出了考虑附加排列效应ΔP_a的结构屈服压力σ_k的概念表达形式,即σ_k=P_c+ΔP_a+q。P_c与ΔP_a共同反映颗粒排列特征,由q反映结构强度。相关成果可能为土体力学特性的评价与分析提供一些参考。     

崇明东滩吹填区黏性土层抗剪强度随时间变化特征及机理

为了对上海市崇明东滩等吹填造陆区域进行工程地质评价,针对崇明东滩吹填区下伏黏性土抗剪强度的变化特点,考虑不同吹填时间,选取由西向东的5个不同吹填区(1949围堰内、1949—1964、1964—1976、1976—1990、1990—1998)内钻孔的黏性土进行剪切试验,分析了不同时期及不同层位黏性土抗剪强度的变化,并对土样进行扫描电镜试验,观察土样的微观结构,从微观结构的角度定性及定量地分析了抗剪强度的变化规律。结果表明：1)黏土在1949—1964吹填区内的抗剪强度最高,在50、100、200、300 kPa竖向压力下的峰值剪应力分别为33.31、46.68、102.10、147.15 kPa,粉质黏土在各级竖向压力的作用下,各吹填区内的抗剪强度差距不大;自西向东,黏土层的抗剪强度指标与粉质黏土层呈现相反的变化趋势,与天然含水率的变化趋势有关。2)自西向东,各吹填区内土样的微观结构有显著变化,黏土层的微观结构从絮凝-团聚状结构向基质状结构变化,粉质黏土层的微观结构呈现骨架-团聚状—基质状—絮凝-团聚状结构的变化趋势。3)结构单元体的平均直径与土样的黏聚力负相关,与内摩擦角正相关,结...