【摘 要】
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近年来,随着社会经济的发展,人们对资源的开发逐步涉及海洋,例如:填海造陆、海上桥梁和海底隧道的建设等。在进行工程施工的过程中,经常受到含气土的影响,含气土中气体的存在可能会改变土的变形特性以及长期强度。海底环境的复杂,海上工程的开展通常会遇到各种各样的地质问题。从岩土工程角度而言,目前的研究成果表明,海洋施工遇到含气土层时,气体预先有控制的释放是工程中最常见的措施,同时也要跟工程实践紧密联系,避免
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近年来,随着社会经济的发展,人们对资源的开发逐步涉及海洋,例如:填海造陆、海上桥梁和海底隧道的建设等。在进行工程施工的过程中,经常受到含气土的影响,含气土中气体的存在可能会改变土的变形特性以及长期强度。海底环境的复杂,海上工程的开展通常会遇到各种各样的地质问题。从岩土工程角度而言,目前的研究成果表明,海洋施工遇到含气土层时,气体预先有控制的释放是工程中最常见的措施,同时也要跟工程实践紧密联系,避免工程事故发生。因此,有必要针对含气软黏土的蠕变特征进行研究。本文以北沿江高铁超大直径越江通道项目DZT02孔8.1-29.9m的淤泥质黏性土为原料土,结合实验室采用“沸石法”模拟制备淤泥质含气黏土,基于勘探得出的地层分布情况和室内试验,结合理论、试验结果、预测模型等对含气土的蠕变特性进行研究。主要研究成果如下:(1)对试验原料土进行了室内试验,测出其基本物理力学指标,并在实验室通过“沸石法”模拟制备淤泥质含气黏性土时,综合考虑气体的置换性、吸附性和安全性,选择N2作为试验气体。同时通过试验给出了制备土样时各成分配比表和土样在做三轴试验前的预处理方法。(2)将围压为单一变量和含气量为单一变量这两种情况的应力-应变曲线进行对比,发现其曲线趋势一致,围压的增大和含气量的减小都提高了试验土样最屈服应力值。在应变较小时,应力随应变的增大而增加,当应变达到某一程度时,应力此时几乎保持不变,此时的曲线关系呈现为典型的应变硬化型。通过对含气量为0%,8.36%,14.07%和25.24%的淤泥质含气黏土在四种不同围压下得到常规三轴屈服应力,根据试验结果分析构建线性预测模型。并用含气量为20.68%的土样在四种不同围压下的常规三轴试验得出其屈服应力与预测结果进行对比,发现预测公式可靠。(3)将围压为单一变量和含气量为单一变量这两种情况的蠕变曲线进行对比,发现蠕变过程主要为衰减蠕变阶段和等速蠕变阶段。而淤泥质含气黏性土的应力-应变曲线变化趋势主要取决于应力水平大小,由线性变为非线性且通常情况下转点出现在加第三级荷载时。但气体的存在对土体影响显著,蠕变过程中的变形量与含气量呈正相关,且应力水平一定时,围压增大对含气土的变形量起到抑制作用。同时通过等时曲线得到土样在特定条件下的长期强度,并建立了相关数学表达式对不同含气量和围压条件下的长期强度值进行预测。(4)根据蠕变试验结果,经过分析拟合发现指数函数描述全过程曲线和等时曲线时有较高的吻合度。基于此,引入应力水平和含气量参数,建立考虑含气量影响的指数形式的淤泥质含气黏性土蠕变变形预测公式。通过试验验证了此模型有较高的可靠性,因此该模型对于不同含气量的淤泥质黏性土均具有较强的适应性,为复杂工程实际提供理论参考。
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