高分解度泥炭土的变形特性与控制

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泥炭土是一种高含水率、高压缩性、高有机质含量的特殊软土。泥炭土地基变形分析与控制是工程建设面临的技术难题之一。本文采用室内试验和理论分析相结合的方法,针对天然沉积的高分解度滇池泥炭土的物理力学特性、超载预压的处理效果与固结变形计算方法开展研究,论文的主要研究内容与成果如下:  (1)开展泥炭土常规土性参数测试并参照von Post Classification System分类方法对其分类。利用微观测试技术,测定泥炭土微观结构与矿物组成,结果表明泥炭土微观孔隙分布特征主要有三个层次:团聚体间的架空大孔隙、微团聚体与团聚体内的小孔隙、未分解的植物纤维残体中大小不一的孔隙。滇池泥炭土次生矿物如蒙脱石等含量较少,以原生矿物石英与次生矿物白云母为主,而碳来自于有机质分解后的产物。  (2)采用一维压缩试验与压缩蠕变试验对高分解度泥炭土的压缩特性进行了研究。得到了高分解度泥炭土压缩指数Cc与初始含水率的经验关系;次固结系数Cα随着固结压力增大先迅速增大,到达峰值后逐步减小,最后趋于稳定;Cα/Cc值为定值,其值介于0.05~0.06之间。  (3)结合固结渗透试验和MIP试验结果,研究了高分解度泥炭土压缩过程中渗透系数kv的变化规律以及主要影响因素;e~lgkv曲线近似呈线性;渗透指数Ck与初始孔隙比e0的比值符合Ck/e0=0.25的经验关系,说明此经验公式不仅适用于低分解度的纤维泥炭土,也适用于高分解度泥炭土。  (4)通过三轴固结不排水试验研究了高分解度泥炭土的强度特性。高分解度泥炭土具有结构性,在固结压力大于或小于屈服应力时强度特性有较大差异;泥炭土临界状态线近似呈直线,对应的内摩擦角远大于常规软黏土的内摩擦角;不排水抗剪强度与固结压力比值不仅远高于常规无机黏土,也略大于纤维泥炭土。  (5)采用一维压缩试验研究了不同超载比、不同加载及卸荷时间对高分解度泥炭土压缩变形规律的影响。随着有效超载压力的增大,超载卸除后泥炭土次固结变形量与次固结系数大幅度减小,得到了超载比与次固结系数的经验关系。对于高分解度泥炭土有效超载取值0.4较合适;超载作用时间宜以超载荷载下泥炭土主固结完成时间为标准。  (6)采用修正迎风差分方法结合MATLAB数学软件,基于Gibson一维大变形理论计算分析了泥炭土的固结变形规律,得到了固结过程中土体不同深度处孔隙比与孔压的分布规律,验证了该理论计算泥炭土变形的合理性。分析了泥炭土压缩指数和渗透指数对泥炭土超静孔压消散速率和土体变形影响规律。
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