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软土压缩e-p曲线模型及其工程应用

作　者: 周驰
导　师: 曹文贵
学　校: 湖南大学
专　业: 岩土工程
关键词: 土压缩再压缩孔隙比压缩应力 e-p曲线模型应力历史
分类号: TU447
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

土体压缩过程模拟方法即e-p曲线模型是地基沉降计算的重要基础。分层总和法作为广泛应用的地基沉降计算方法正是基于土的压缩特性与e-p曲线建立起来的，而目前土的e-p压缩曲线一般是通过完全侧限条件下的固结试验得到的，难以采用解析方法表示，这在根据土的压缩试验曲线查取相应压力对应的孔隙比时会造成人为误差，且不便于计算机处理，另一方面在实际工程中有时没有获取e-p试验曲线，此时无法采用分层总和法进行地基沉降计算，为此一些学者提出了多种e-p压缩曲线模型，但其仍存在一些不足，首先，模型参数必须依据实测曲线采用拟合的方法得到，其在缺少e-p试验曲线情况下仍难以实施，且模型参数缺乏明确的物理意义，其次，地基土的应力历史对压缩过程的影响是非常明显的，但是现有相当部分e-p曲线模型并未考虑这一问题。因此，如果能建立出采用常规压缩性指标表述的地基土压缩过程模拟的e-p曲线解析模型，则对于完善地基沉降分析方法显然具有重要的理论与工程实际意义。本文首先在土体初始压缩变形机理与初始压缩e-p曲线特征基础上，引入土体压缩应力与应变的双曲线模型，并从完全侧限固结试验条件下土体应变与孔隙比关系研究入手，建立出模拟土体初始压缩变形过程的e-p曲线分析模型及其参数确定分析方法，该模型模型函数的基本形式较为简单，仅包含初始压缩模量E s0、压缩系数a12和初始孔隙比e0等3个常规试验参数，模型参数无需采用基于土体e-p试验曲线的拟合方法确定。然后，考虑到土体初始压缩过程与在先期固结应力作用下的再压缩过程的本质区别在于初始孔隙比与初始压缩模量的不同，在深入探讨初始压缩土在先期固结应力作用后卸载的不可恢复应变计算方法基础上，提出了再压缩土的初始孔隙比与初始压缩模量等参数确定方法，进而建立出考虑应力历史影响的模拟土体再压缩变形过程的e-p曲线分析模型，该模型仅包含与土体初始压缩变形过程e-p曲线模型同样的模型参数。最后，将本文建立的土体初始压缩变形过程e-p曲线模型与再压缩变形过程e-p曲线模型应用于分层总和中，并对秦皇岛北戴河区某普通住宅楼层的地基基础沉降进行了分析，理论值与实测值比较接近，表明了本文模型的可行性与合理性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-20
  1.1 问题的提出  12-13
  1.2 土体压缩 e-p 曲线模型研究现状  13-18
    1.2.1 正常固结土的 e-lgp 曲线模型  13
    1.2.2 土体压缩 e-lgp 曲线的分段函数模型  13-15
    1.2.3 基于多项式的样条插值数学模型  15-16
    1.2.4 基于双曲线方程的 e-p 曲线模型  16
    1.2.5 基于弹塑性微元体应力应变关系曲线的土体压缩过程模拟方法  16-17
    1.2.6 其它 e-p 曲线模型  17-18
  1.3 本文研究内容和研究方案  18-20
第2章土的压缩特性  20-35
  2.1 概述  20
  2.2 土的压缩性  20-21
  2.3 土的压缩试验及其压缩性指标  21-34
    2.3.1 完全侧限压缩试验  21-23
    2.3.2 土的压缩系数  23-24
    2.3.3 土的压缩指数  24-25
    2.3.4 土的压缩模量  25-27
    2.3.5 土的回弹曲线  27-28
    2.3.6 土的弹性模量  28-31
    2.3.7 土的变形模量  31-32
    2.3.8 土的变形模量与压缩模量的关系  32-34
  2.4 本章小结  34-35
第3章土的初始压缩 e-p 曲线模型  35-49
  3.1 概述  35
  3.2 土的初始压缩 e-p 曲线模型  35-40
    3.2.1 土所受压力与压缩应变关系的双曲线模型  35-37
    3.2.2 土的压缩变形机理与特征  37-38
    3.2.3 完全侧限条件下土体压缩的基本假定  38-39
    3.2.4 初始压缩 e-p 曲线模型的建立  39-40
  3.3 初始压缩 e-p 曲线模型的模型参数确定方法  40-43
    3.3.1 参数 A 的确定方法  40-41
    3.3.2 参数 B 的确定方法  41-43
  3.4 初始压缩 e-p 曲线模型的工程实例分析  43-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章土的再压缩 e-p 曲线模型  49-64
  4.1 概述  49
  4.2 应力历史和先期固结压力  49-50
  4.3 土的初始压缩与再压缩的区别  50-52
  4.4 土的再压缩 e-p 曲线模型  52-54
  4.5 再压缩 e-p 曲线模型的模型参数确定方法  54-61
    4.5.1 再压缩土初始孔隙比的确定方法  54-57
    4.5.2 模型参数 A′的确定方法  57-59
    4.5.3 模型参数 B′的确定方法  59-60
    4.5.4 压缩系数a′_(1-2)的确定方法  60-61
  4.6 再压缩 e-p 曲线模型的工程实例分析  61-63
  4.7 本章小结  63-64
第5章土体压缩 e-p 曲线模型的工程应用研究  64-71
  5.1 概述  64
  5.2 工程概况及工程地质条件  64-65
  5.3 e-p 曲线模型在地基沉降计算分析中的应用分析  65-69
    5.3.1 基于本文 e-p 曲线模型推导的地基沉降计算方法  65-66
    5.3.2 分析过程及计算结果  66-69
  5.4 本章小结  69-71
结论与展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  78

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