软土的流变性质及其对基坑工程性能的影响分析.pdf

摘要 汕头属于软土地区，淤泥软土层厚达10m～30m，具有显著的流变特性。土 体的流变指变形和应力随时间变化的性质。土的流变会对长期施工或使用的结构 物产生不利的影响，比如软土路基的持续发生固结沉降，堤坝、码头因长期受剪 应力而缓慢移动，边坡、挡土墙在长期使用过程中虽未产生位移增量，也可能因 墙后土体强度降低而失稳。近年来大型基坑工程越来越多，往往开挖的时间很长， 这加剧了软土流变性质对工程的不利影响，比如地基的长期沉降、基坑支护结构 因长期受土体侧向作用而产生滑移甚至失稳。因此，研究软土的流变性质，揭示 土体的变形和应力随时间变化的规律，预防和降低流变性质对工程的不利影响， 是岩土工程中一个重要的课题。 本文对 头淤泥软土进行了一系列的流变试验，并建立了一个经验蠕变模 型。所进行的流变试验有一维压缩、三轴、直剪的蠕变试验以及应力松弛试验， 还考虑了应力历史影响的影响。由试验结果可以发现，汕头淤泥软土的流变特性 显著，压缩蠕变变形所占比例高达13%，考虑蠕变后的强度视不同的条件下降了 7%～40% ，可见蠕变现象值得引起重视；考虑应力历史后，压缩蠕变变形和蠕 变强度都有所提高，这为工程中减少蠕变的影响提 了一条技术路径。本文对直 剪蠕变试验的结果进行整理分析，拟合出一个修正的Singh-Mitchell 经验模型， 得出的应力-应变- 时间关系可恰当描述 头淤泥软土在不同应力水平条件下的 变形随时间变化的规律；该模型可为汕头地区考虑流变影响的相关工程的数据分 析提供参考，如大型填海工程，软土路基工程等。 本文结合工程实际，利用有限元程序分析流变性质对基坑工程的影响。澄 海区人民医院改扩建住院大楼基坑工程位于 头软土地区，所处位置下有 20m 左右厚的淤泥软土层，基坑挖深 6.4m，施工过程长达三个月。通过一维固结蠕 变试验得到Plaxis 程序中软土蠕变模型的参数，模拟开挖的整个过程，分析分步 开挖对基坑的影响，引入时间因子分析支护结构在长期施工过程中其变形和内力 的变化情况，并和实际监测数据作比较。希望通过这些工作，为以后基坑的设计 和施工提 一些有益的参考。 关键词 软土；流变；蠕变模型；有限元分析；基坑工程；时间效应 I Abstract Shantou is a soft soil district with poor geological conditions, silt soil and muddy soil are covered as thick as about 10m ~ 30m. Shantou silt has remarkable rheological properties besides the characteristics of high water content, low strength, high compressibility, small permeability etc. In recent years, more and more large-scale excavations are proceeded with long period, the rheological properties of soft soil may bring adverse effects to the proj ects. It is an important issue of geotechnical engineering to study the rheological properties of soft soil, determine the deformation and stress of the variation with time, reduce the adverse effects of the rheological soft soil to projects, and provide a useful reference for the design and construction of excav