本文關(guān)鍵詞：海底交通隧道下飽和軟粘土動力特性試驗研究

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【摘要】：軟黏土含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低,工程性質(zhì)較差,在我國東南沿海地區(qū)有廣泛的分布。軟黏土地基上修建的交通隧道設(shè)施在長期交通循環(huán)荷載作用下往往會產(chǎn)生較大沉降,影響隧道的正常使用和運營安全性。近年來隨著社會經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)的飛速發(fā)展,人們開始將視野投向海洋,建設(shè)海底隧道工程,改善區(qū)域之間的交通聯(lián)系。海底隧道與一般陸地隧道不同,高水頭、高孔壓是海底隧道建設(shè)和運營過程中面臨的一個重要因素。海底隧道一旦發(fā)生事故,其損失將不可估量。本文利用浙江大學(xué)5Hz空心圓柱扭剪儀(ZJU-HCA)模擬海底交通隧道下飽和軟黏土受交通荷載作用,對杭州地區(qū)飽和軟黏土進(jìn)行了一系列總次數(shù)高達(dá)10000次的主應(yīng)力軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)的循環(huán)加載試驗及動載加載后不排水剪切試驗,研究飽和軟黏土經(jīng)歷長期循環(huán)荷載作用的力學(xué)特性,為海底隧道工程設(shè)計提供參考,本課題為國家自然科學(xué)基金重點項目《海底盾構(gòu)隧道巖土工程設(shè)計理論與對策》子課題,本文主要完成了以下工作：1.探討了ZJU-HCA模擬交通荷載作用時的可行性和局限性,提出了模擬加載方案。2.開展了一系列不同條件下高次數(shù)循環(huán)加載試驗,從孔壓、應(yīng)變、模量三個方面對比研究不同條件下飽和軟黏土動力特性的差異,試驗中考慮的影響因素有：(1)針對海底隧道工程中的高水頭、高孔壓條件,著重研究了靜孔隙水壓力的影響；(2)針對海底隧道的排水問題,研究排水條件的影響；(3)針對交通荷載(車輛、列車等)的行駛速度,研究加載頻率的影響；(4)針對海底土體的超固結(jié)性狀(歷史作用),研究超固結(jié)比的影響。發(fā)現(xiàn)以上四個因素對于軟黏土動力特性都有顯著影響,總結(jié)了試驗結(jié)果中體現(xiàn)的規(guī)律性,根據(jù)研究結(jié)果,對研究和工程實踐提出了一些建議。3.在Monismith提出的指數(shù)公式的基礎(chǔ)上,結(jié)合動態(tài)加載試驗結(jié)果,提出了綜合考慮靜孔隙水壓力、加載頻率、超固結(jié)比的預(yù)測交通荷載長期作用下飽和軟黏土的沉降計算模型。4.對經(jīng)歷長期動載作用后的試樣進(jìn)行不排水剪切試驗,并與未經(jīng)歷動載作用的試樣的試驗結(jié)果進(jìn)行對比,研究經(jīng)歷動載作用后飽和軟黏土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、強(qiáng)度等靜力特性的變化情況,并與現(xiàn)有結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)動載結(jié)束時試樣的應(yīng)變和孔壓在一定范圍之內(nèi)時,經(jīng)歷長期動載作用后試樣的強(qiáng)度并未發(fā)生變化,而應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系發(fā)生明顯變化,主要體現(xiàn)在剛度強(qiáng)化和強(qiáng)度發(fā)揮提前兩方面,結(jié)合動載加載時試樣的動力特性,發(fā)現(xiàn)試樣經(jīng)歷長期動載作用后彈性變形特征加強(qiáng),并試著從微觀層面解釋以上現(xiàn)象。動載加載過程中的試驗條件(除荷載大小和方向)對于動載后試樣的靜力特性沒有影響,研究高次數(shù)循環(huán)加載后土體的靜力特性是有必要的。
【關(guān)鍵詞】：海底交通隧道 飽和軟黏土 主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn) 空心圓柱扭剪儀 靜孔隙水壓力 動力特性 靜力特性 沉降計算
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U452.11;U459.5
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀及文獻(xiàn)綜述13-24
• 1.2.1 試驗設(shè)備與手段13-14
• 1.2.2 循環(huán)荷載作用下軟黏土的力學(xué)特性14-23
• 1.2.3 靜孔隙水壓力大小對土體力學(xué)特性的影響23-24
• 1.3 本文主要工作24-27
• 第2章 試驗儀器、土樣和動力加載方案27-44
• 2.1 前言27
• 2.2 試驗儀器27-29
• 2.3 試驗土樣29-30
• 2.3.1 土樣獲取和制備29-30
• 2.3.2 土樣的飽和及固結(jié)30
• 2.4 動力加載方案30-40
• 2.4.1 交通荷載作用下土體受力分析30-35
• 2.4.2 交通荷載的HCA模擬方案35-40
• 2.5 試驗中發(fā)現(xiàn)的主要問題40-42
• 2.6 本章小結(jié)42-44
• 第3章 靜孔隙水壓力及排水條件對飽和軟黏土動力特性的影響44-74
• 3.1 前言44
• 3.2 試驗方案44-45
• 3.3 靜孔隙壓力的影響45-58
• 3.3.1 典型試驗結(jié)果45-50
• 3.3.2 孔壓規(guī)律50-52
• 3.3.3 累積應(yīng)變52-57
• 3.3.4 模量變化57-58
• 3.4 排水條件的影響58-71
• 3.4.1 典型試驗結(jié)果58-62
• 3.4.2 孔壓規(guī)律62-63
• 3.4.3 累積應(yīng)變63-67
• 3.4.4 模量變化67-70
• 3.4.5 與已有結(jié)果比對及結(jié)論70-71
• 3.5 本章小結(jié)71-74
• 第4章 頻率和超固結(jié)對飽和軟黏土動力特性的影響74-95
• 4.1 前言74
• 4.2 頻率的影響74-82
• 4.2.1 試驗方案74-75
• 4.2.2 孔壓規(guī)律75-76
• 4.2.3 累積應(yīng)變76-79
• 4.2.4 模量變化79-80
• 4.2.5 與已有結(jié)果比對及結(jié)論80-82
• 4.3 超固結(jié)的影響82-89
• 4.3.1 試驗方案82
• 4.3.2 孔壓規(guī)律82-84
• 4.3.3 累積應(yīng)變84-87
• 4.3.4 模量變化87
• 4.3.5 與已有結(jié)果比對及結(jié)論87-89
• 4.4 綜合考慮靜孔隙水壓力、頻率、超固結(jié)比的長期變形計算89-93
• 4.5 本章小結(jié)93-95
• 第5章 長期交通荷載作用后飽和軟黏土靜力特性95-108
• 5.1 前言95
• 5.2 試驗方案95-96
• 5.3 試驗結(jié)果96-106
• 5.3.1 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系96-101
• 5.3.2 強(qiáng)度變化101-104
• 5.3.3 與已有結(jié)果比對及結(jié)論104-106
• 5.4 本章小結(jié)106-108
• 第6章 結(jié)論與展望108-112
• 6.1 本文主要結(jié)論108-111
• 6.2 進(jìn)一步研究建議111-112
• 參考文獻(xiàn)112-121
• 附錄 作者簡歷及相關(guān)科研成果121

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