软土物理力学特性研究现状与合肥滨湖新区概况

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1、软土物理力学特性研究现状与合肥滨湖新区概况软土结构特性研究现状近年来，软土结构性的研究引起了国内外学者的广泛关注，对软土结构性的研究不仅仅停留在其微观结构的分析上，其研究领域涉及结构性土体的工程特性、本构模型等各个方面。沈珠江(1996)[14]将土结构性研究称为21世纪土力学的核心问题。夏佳等(1997)[15]研究出河漫滩相软土的天微结构为密集一开放、无向、短链一水膜接触连结的粒片结构，兼具一般粘性土的粘土基质结构和海成粘土的絮凝结构特点，结构强度介于二者之间。沈珠江(1998)[16]研究认为，天然软土具有高孔隙比、强透水性、陡降形压缩曲线、折线形强度包线等特性，且天然粘土的结构

2、性是普遍存在。雷华阳—[17]、对天津地区海积软土、珠江三角洲区域软土、连云港软土的土性参数指标和工程性质进行了详细的分析研究，通过对海积软土固结和剪切试验后土样的微结构参数与荷载关系分析发现，土体微观结构参数的变化能够很好地反映地基土在荷载作用下的变形和强度变化。王国欣等(2003，2005)[18-19]研究得出软土具有明显的结构强度，但其结构屈服应力小于抗剪强度；接着发现海积软土在剪切试验中只产生剪缩现象，且其应力—应变曲线总体上呈一种特殊的应变硬化型，不同于典型的应变软化型结构性土。又通过求取海积软土先期固结应力和结构屈服应力，得出了软土结构强度随埋深的变化规律以及软土在单向压

3、缩条件下随压力的损伤规律，由此较好地实现了结构性土结构强度的求取。刘维正等(2010)[20]利用重塑土的压缩与强度特性作为描述天然沉积土相应特性的基准框架，发现长江漫滩相天然沉积软土具有高位结构性，固结系数在土体屈服后急剧降低，屈服前后有明显的分段特征。同时指出，在静荷载水平相对较低的低路堤结构下，软弱土层沉积过程中形成的固结屈服压力和结构强度对其工程特性的影响相对更加显著。软土渗透、固结特性研究现状土的渗透性是土力学重要的研究课题之一，由于土体宏观构造和微观结构的复杂性，土体渗透可以具有高度的不均匀性和各向异性[21]。影响渗透系数的因素很多，如土的结构、颗粒级配、密度、温度等。达

4、西定律对于描述层流状态下饱和砂土中的渗流是非常成功的，但对黏性土的适用性一直存在不同认识，许多学者通过试验发现了黏性土渗流规律对达西定律的偏离。张忠胤(1980)[22]从结合水的角度对偏离现象进行了解释，认为黏性土中渗流的非达西性源于孔隙水的非牛顿性状。余闯(2004)[23]根据大量的试验结果推导了渗透系数随固结应力变化的关系表达式。也有的研究从试验仪器方面不断改进，如采用改进的三轴仪[24]、GDS固结试验系统[25]等。另外，对于黏性土是否存在起始水力坡降、实用中如何考虑起始水力坡降学术界也存在一定分歧，虽然从机制上可以解释起始水力坡降存在的原因，但早期很多针对原状土的试验都证

5、明这一最小水力坡降并不明显，尽管后来有很多试验证实黏性土中的渗流存在起始水力坡降。黎志辉等(2009)[26]通过试验、拟合得出渗透系数与孔隙比关系及孔隙比与固结压力的关系可分别表示为指数、双曲线的数学模型。土的固结是指土体在压力作用下随土中水占体积缩小的全过程。软土的固结包括主固结和次固结，为非线性固结特性。软土存在着显著的次固结（也叫次压缩）特性，就是说，在孔压消散，主固结完成后，仍然会有随时间发展的长期压缩，其量值不可忽略。许多试验表明，同一种土不同荷载下的曲线次固结部分的斜率，即次固结系数，与荷载无关，如图1-1所示。越来越多的试验研究与工程实践表明，软土的固结特性对软土沉降变

6、形有着十分重要的影响。Gibson等人(1967)提出了一维有限分析应变固结理论，他考虑了土体压缩性和渗透性与孔隙比的非线性变化，以及土体自重应力等方面的因素；Gibson和Schiffman等人(1981)用有限非线性应变固结理论分析厚层粘土的固结过程时发现，如果考虑土体的非线性，则求得的同一层土的固结速率比用Terzaghi理论推求得要快[27]。王清等(2000)[28]从微观结构和物质组成、物理化学特性等不同角度对软土变形和强度进行研究，建立反映沿海地区软土的不同沉积环境的沉积模式，揭示不同沉积环境软土次固结的机制，为软土地基处理提供全新的变形强度的时问效应计算方法、为提高地基

7、处理的效果提供一种新的途径。从对软土固结的数学描述从假定主次固结认为的分开到梅国雄等(2004)[29]建立了一个简单实用且连续的函数来描述固结试验。针对国内传统固结渗透试验设备的缺陷和试验方法上受缚，研究从试验仪器方面不断改进，采用较为先进的GDS等仪器。陈国红(2009)[30]以及梁仕华等(2009)[31]利用GDS高级固结仪对萧山黏土进行一维固结压缩和渗透联合试验，分别得出超固结土的一维固结计算参数和验证了超固结土的固结理论，表明了考