海底交通隧道下飽和軟粘土動力特性試驗(yàn)研究.pdf

1、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(yùn)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(yùn)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

2、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(yàn)及動載加載后不排水剪切試驗(yàn)，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(diǎn)項(xiàng)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

3、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(yàn)，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(yàn)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

4、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(yàn)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(shí)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(yàn)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(yàn)，并與未經(jīng)歷動載作用的試樣的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，研究經(jīng)歷動載作用后飽

5、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(yàn)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