海底交通隧道下饱和软粘土动力特性试验研究岩土工程专业论文.docxVIP

浙江大学硕士学位论文 浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 软黏土含水量高、压缩性大、强度低，工程性质较差，在我国东南沿海地区 有广泛的分布。软黏土地基上修建的交通隧道设施在长期交通循环荷载作用下往 往会产生较大沉降，影响隧道的正常使用和运营安全性。近年来随着社会经济和 工程技术的飞速发展，人们开始将视野投向海洋，建设海底隧道工程，改善区域 之间的交通联系。海底隧道与一般陆地隧道不同，高水头、高孔压是海底隧道建 设和运营过程中面临的一个重要因素。海底隧道一旦发生事故，其损失将不可估 量。 本文利用浙江大学5Hz空心圆柱扭剪仪(ZJU．HCA)模拟海底交通隧道下 饱和软黏土受交通荷载作用，对杭州地区饱和软黏土进行了一系列总次数高达 10000次的主应力轴连续旋转的循环加载试验及动载加载后不排水剪切试验，研 究饱和软黏土经历长期循环荷载作用的力学特性，为海底隧道工程设计提供参考， 本课题为国家自然科学基金重点项目《海底盾构隧道岩土工程设计理论与对策》 子课题，本文主要完成了以下工作： 1．探讨了ZJU．HCA模拟交通荷载作用时的可行性和局限性，提出了模拟加 载方案。 2．开展了一系列不同条件下高次数循环加载试验，从孔压、应变、模量三个 方面对比研究不同条件下饱和软黏土动力特性的差异，试验中考虑的影响因素有： (1)针对海底隧道工程中的高水头、高孔压条件，着重研究了静孔隙水压力的 影响；(2)针对海底隧道的排水问题，研究排水条件的影响；(3)针对交通荷载 (车辆、列车等)的行驶速度，研究加载频率的影响；(4)针对海底土体的超固 结性状(历史作用)，研究超固结比的影响。发现以上四个因素对于软黏土动力特 性都有显著影响，总结了试验结果中体现的规律性，根据研究结果，对研究和工 程实践提出了一些建议。 3．在Monismith提出的指数公式的基础上，结合动态加载试验结果，提出了 综合考虑静孔隙水压力、加载频率、超固结比的预测交通荷载长期作用下饱和软 黏土的沉降计算模型。 4．对经历长期动载作用后的试样进行不排水剪切试验，并与未经历动载作用 的试样的试验结果进行对比，研究经历动载作用后饱和软黏土应力．应变关系、 万方数据 浙江大学硕士学位论文 浙江大学硕士学位论文 摘要 强度等静力特性的变化情况，并与现有结果对比，发现动载结束时试样的应变和 孔压在一定范围之内时，经历长期动载作用后试样的强度并未发生变化，而应力 一应变关系发生明显变化，主要体现在刚度强化和强度发挥提前两方面，结合动 载加载时试样的动力特性，发现试样经历长期动载作用后弹性变形特征加强，并 试着从微观层面解释以上现象。动载加载过程中的试验条件(除荷载大小和方向) 对于动载后试样的静力特性没有影响，研究高次数循环加载后土体的静力特性是 有必要的。 关键词：海底交通隧道，饱和软黏土，主应力轴旋转，空心圆柱扭剪仪，静孔隙 水压力，动力特性，静力特性，沉降计算 万方数据 浙江大学硕士学位论文 浙江大学硕士学位论文 Abstract Abstract Soft clay,having properties like hi曲water content，high compressibility,low strength and poor engineering characteristic，is widely distributed in the South—East coastal area in China．Evident settlement may occur in the tunnel constructed on soft clay layer ground which is a threat to the utility and safety of the tunnel．With remarkab